مع التطور السريع للآلات الهندسية والسيارات وغيرها من الصناعات، من أجل خفض التكاليف، وتعزيز تخفيض الوزن، وتحقيق أهداف الحفاظ على الطاقة وخفض الاستهلاك، يتم استكشاف طرق خفيفة الوزن للآلات الهندسية والسيارات على نطاق واسع في الداخل والخارج. لتقليل كتلة المعدات، هناك طريقة فعالة تتمثل في زيادة مستوى قوة الألواح المقاومة للتآكل-. في السنوات الأخيرة، زادت-الألواح المقاومة للتآكل في الآلات الهندسية بشكل سريع من 500 إلى 600 ميجا باسكال إلى 800 ميجا باسكال، و1000 ميجا باسكال، وحتى 1500 ميجا باسكال. ومع ذلك، مع زيادة القوة، تزداد أيضًا حساسية الكسر المتأخر للألواح المقاومة للتآكل-. لقد أصبحت الحساسية العالية للكسر الناتج عن الهيدروجين-عاملاً مهمًا يحد من ترويج واستخدام درجات الفولاذ عالية القوة-.
يسبب الهيدروجين-ظاهرة الكسر المتأخر للصفائح المقاومة للتآكل-عالية القوة
الكسر المتأخر هو ظاهرة تتعرض فيها المواد فجأة لفشل هش بعد فترة زمنية معينة تحت تأثير الضغط الساكن. إنه نتيجة للتفاعل بين إجهاد المادة-البيئة-وهو شكل من أشكال تدهور المواد الناجم عن الهيدروجين-. ترجع ظاهرة تأخر الكسر إلى انتشار وتراكم الهيدروجين داخل المادة إلى الأجزاء التي يتركز فيها الإجهاد. غالبًا ما تحتوي هذه الأجزاء التي يتركز فيها الضغط على العديد من العيوب (خلع الشبكة الذرية، والثقوب، وما إلى ذلك). ينتشر الهيدروجين إلى هذه العيوب، وتقوم أيونات الهيدروجين بتصنيع الهيدروجين. تعمل ذرات الهيدروجين على تصنيع جزيئات الهيدروجين بشكل أكبر، الأمر الذي سيولد ضغطًا هائلاً. يشكل هذا الضغط والضغط المتبقي داخل المادة والضغط الخارجي الذي تتحمله المادة المستخدمة قوة محصلة. عندما تتجاوز هذه القوة الناتجة قوة الخضوع للمادة، فإنها سوف تسبب الكسر.
نظرًا لأن الكسر المتأخر غالبًا ما يحدث فجأة عندما يكون مستوى الإجهاد المطبق الذي تتحمله المادة أقل بكثير من قوة الخضوع، فإنه لا يمكن التنبؤ به وغالبًا ما يؤدي إلى أضرار وعواقب أكثر خطورة. ومع تطور الصفائح المقاومة للتآكل-عالية القوة-والتوسع المستمر في مجالات تطبيقها، حظيت ظاهرة الكسر المتأخر باهتمام أكبر. خذ قطع غيار السيارات كمثال. المنتجات لها أشكال معقدة وتشوهات كبيرة. يولي مصنعو السيارات ومصنعو قطع الغيار وموردو المواد المزيد من الاهتمام لأداء الكسر المتأخر، وقد أصبح أحد مشاريع شهادات أداء المواد.
العوامل المؤثرة على سلوك الكسر المتأخر
يحدث سلوك الكسر المتأخر للمواد المعدنية تحت العمل المشترك للمواد والبيئة والإجهاد، ويرتبط ارتباطًا وثيقًا بخصائص المادة وحالة الإجهاد وبيئة الخدمة.
تأثير القوة المادية. بشكل عام، كلما زادت قوة المادة، زادت قابليتها للكسر المتأخر. من المعتقد عمومًا أن 1000 ميجا باسكال هو مستوى خطير، أي أنه عندما تكون قوة الشد أقل من 1000 ميجا باسكال، فإن اللوحة المقاومة للتآكل -تتمتع بمقاومة جيدة نسبيًا للتشقق المتأخر، ولكن عندما تكون قوة المادة أكبر من 1000 ميجا باسكال، تكون حساسية التكسير المتأخر أعلى.
تأثير تكوين السبائك. سيكون لعناصر صناعة السبائك المختلفة تأثيرات مختلفة على سلوك الكسر المتأخر للمواد. وجدت الدراسة أنه مع زيادة محتوى (Mn+0.5Si+S+P) في اللوح المقاوم للتآكل-، فإن عامل شدة الإجهاد الحرج للهيدروجين -الكسر المؤجل الناتج عن الكسر المؤجل لسلسلة 4340 - يتناقص، مما يشير إلى أن حساسية الكسر تزداد تدريجيًا. عالي. ويرجع ذلك إلى أن فصل العناصر C وS وP وSi وMn والعناصر الأخرى في صفائح مقاومة للتآكل-عالية القوة سيعزز امتصاص الهيدروجين في البيئات المسببة للتآكل، وبالتالي يزيد من قابلية الكسر المتأخر الناجم عن الهيدروجين- للمادة، مما يجعل المادة أكثر متانة تحت ضغط أقل. يحدث الكسر عندما يكون أفقيًا. يمكن لعناصر مثل Ti وV وMo وNi وNb وما إلى ذلك تحسين الحبوب وتحسين صلابة المادة وتقليل الفصل. علاوة على ذلك، فإن الرواسب الصغيرة المتكونة تساعد على تكوين مصائد الهيدروجين، مما يقلل من حساسية المادة للكسر المتأخر. بالإضافة إلى ذلك، أشارت بعض الدراسات إلى أن إضافة عنصر Al يمكن أن يحسن بشكل كبير حساسية الهيدروجين-للتكسير الناتج عن المنغنيز-الذي يحتوي على صفائح مقاومة للتآكل-من TWIP.
