Possibilities of Hydrogen Atom Trapping in Steels by Ferrite / Cementite Interfaces. 1. Crystal Geometry Analysis
Keywords:
pearlite, ferrite, cementite, interface, hydrogen, hydrogen trapping, Bagaryatski orientation relationshipAbstract
A simple crystal geometry analysis of matching of ferrite and cementite lattices at a coherent interface with Bagaryatski type orientation relationship is carried out. The best lattice matching is provided when the interface plane (101)c consists of iron atoms in S type positions. If atom locations in both lattices are supposed to remain unchanged, then some tetrahedral interstitial sites near the interface become distorted, and their radius increases 1.5 times. An assumption is made that such distorted tetrahedral sites may act as trap sites for hydrogen atoms. Surface density of these sites is 6.6·1014 cm–2. The structure of the interface and possible trapping sites for hydrogen have to be refined further by ab initio modelling.References
Штремель, М.А. Прочность сплавов. Ч. II. Деформация / М.А. Штремель. – М.: МИСиС, 1997. – 528 с.
Tateyama, Y. Stability and clusterization of hydrogen-vacancy complexes in -Fe: an ab initio study / Y. Tateyama, T. Ohno // Phys. Rev. B. – 2003. – Vol. 67. – 174105.
Counts, W.A. First-principles energetics of hydrogen traps in -Fe: Point defects / W.A. Counts, C. Wolverton, R. Gibala // Acta Mat. – 2010. – Vol. 58, no. 14. – P. 4730–4741.
Морозов, А.Н. Водород и азот в стали / А.Н. Морозов. – М.: Металлургия, 1968. – 284 с.
Гельд, П.В. Водород в металлах и сплавах / П.В. Гельд, Р.А. Рябов. – М.: Металлургия, 1974. – 272 с.
Шаповалов, В.И. Флокены и контроль водорода в стали / В.И. Шаповалов, В.В. Трофименко. – М.: Металлургия,1987. – 161 с.
Касаткин, Г.Н. Водород в конструкционных сталях / Г.Н. Касаткин. – М.: Интермет инжиниринг, 2003. – 336 с.
Колачев, Б.А. Водородная хрупкость металлов / Б.А. Колачев. – М.: Металлургия, 1985. – 218 с.
Hirth, J.P. Effects of hydrogen on the properties of iron and steel / J.P. Hirth // Met. Trans. – 1980. – Vol. 11A, no. 6. – P. 861–890.
Bernstein, I.M. The role of traps in the microstructural control of hydrogen embrittlement of steels / I.M. Bernstein, G.M. Pressouyre // Hydrogen degradation of ferrous alloys / ed. by R.A. Oriani, J.P. Hirth and M. Śmiałowski. – Park Ridge, N.J.: Noyes Publications, 1985. – P. 641–685.
Склюев, П.В. Флокеночувствительность теплостойких сталей для прессового и штампового инструмента / П.В. Склюев, Е.В. Перцовская // МиТОМ. – 1970. – № 3. – С. 68–70.
Grabke, H.J. Absorption and Diffusion of Hydrogen in Steels / H.J. Grabke, E. Riecke // Materiali in Tehnologije. – 2000. – Vol. 34, no. 6. – P. 331–343.
Lee, J.L. Hydrogen Trapping in AISI 4340 Steel / J.L. Lee, J.Y. Lee // Metal Science. – 1983. – Vol. 17, no. 9. – P. 426–432.
Einflüsse von Mo, V, Nb, Ti, Zr und deren Karbiden auf die Korrosion und Wasserstoffaufnahme des Eisens in Schwefelsäure / E. Riecke, B. Johnen, H. Liesgang et al. // Werkstoffe und Korrosion. – 1988. – Jg. 39, Nr. 11. – S. 525–533.
Wei, F.G. Precise Determination of the Activation Energy for Desorption of Hydrogen in Two Ti-Added Steels by a Single Thermal-Desorption Spectrum / F.G. Wei, T. Hara, K. Tsuzaki // Met. and Mat. Trans. – 2004. – Vol. 35B, no. 3. – P. 587–597.
Гардин, А.И. Электронная микроскопия стали / А.И. Гардин. – М.: Металлургиздат, 1954. – 234 с.
Тушинский, Л.И. Структура перлита и конструктивная прочность стали / Л.И. Тушинский, А.А. Батаев, Л.Б. Тихомирова. – Новосибирск: ВО «Наука», 1993. – 280 с.
Курдюмов, Г.В. Превращения в железе и стали / Г.В. Курдюмов, Л.М. Утевский, Р.И. Энтин. – М.: Наука, 1977. – 240 с.
Перлит в углеродистых сталях / В.М. Счастливцев, Д.А. Мирзаев, И.Л. Яковлева и др. – Екатеринбург: УрО РАН, 2006. – 312 с.
Счастливцев, В.М. Структура термически обработанной стали / В.М. Счастливцев, Д.А. Мирзаев, И.Л. Яковлева. – М.: Металлургия, 1994. – 288 с.
Andrews, K.W. The structure of cementite and its relation to ferrite / K.W. Andrews // Acta Met. – 1963. – Vol. 11, no. 8. – P. 939–946.
Fasiska, E.J. On the cementite structure / E.J. Fasiska, G.A. Jeffrey // Acta Cryst. – 1965. – Vol. 19. – Pt. 3. – P. 463–471.
