Effect of electrolytic hydrogenation on mechanical and acoustic properties of stainless steel

The work studies the effect of hydrogen embrittlement on AISI 420 martensitic stainless steel using the acoustic method. We evaluate an estimate of changes in mechanical characteristics and informative parameters of acoustic testing by loading the samples pre-saturated with hydrogen using the electrolytic method. It was found that the parameters of Rayleigh waves depend on the degree of hydrogen embrittlement both in the unloaded and loaded states, starting from the yield point and up to the fracture. It was shown that the dependences of the propagation velocity of Rayleigh waves can be used in problems of an early assessment of hydrogen embrittlement in a material. The results of studying the influence of hydrogen concentration on the Rayleigh wave parameters serve as the basis for constructing a comprehensive acoustic method to determine the physical and mechanical characteristics of structural materials. These data make it possible to estimate the critical concentration of hydrogen, at which 80 % of the initial mechanical properties is preserved. In addition, they allow forming a criterion for the limit state of stainless steel under static loading using parameters of acoustic waves. The Rayleigh wave propagation velocities were calculated for materials in the limit state. Dependences of coefficients of the strength degradation and hydrogen embrittlement on the acoustic properties degradation coefficient were found. These relationships can be approximated by a sigmoid Boltzmann function with high correlation coefficients.

Влияние электролитического наводороживания на механические и акустические свойства нержавеющей стали

Целью настоящего исследования является изучение влияния водородного охрупчивания на мартенситную нержавеющую сталь марки AISI 420 с использованием акустического метода с целью разработки стандартизированных методов диагностики и унификации измеряемых параметров для различных типов материалов. Была проведена оценка изменения механических характеристик и информативных параметров акустического контроля в процессе нагружения образцов, предварительно насыщенных водородом электролитическим методом. Установлено, что параметры рэлеевских волн зависят от степени водородного охрупчивания как в ненагруженном, так и нагруженном состоянии, начиная с предела текучести и вплоть до разрушения. Исследования показали, что анализ зависимостей скорости распространения рэлеевских волн открывает новые перспективы в области разработки методов для раннего обнаружения и оценки водородного охрупчивания стали. Полученные результаты исследований влияния концентрации водорода на параметры рэлеевских волн служат основой для построения комплексного акустического метода определения физико-механических характеристик конструкционных материалов. Эти данные дают возможность оценить критическую концентрацию водорода, при котором сохраняется 80 % исходных механических свойств. Кроме того, они позволяют сформировать критерий предельного состояния стали при статическом нагружении при использовании параметров акустических волн. Были рассчитаны значения скоростей распространения рэлеевских волн для материалов, находящихся в предельном состоянии при водородном охрупчивании. Обнаружены взаимосвязи между коэффициентами деградации прочности и водородного охрупчивания, зависящие от коэффициента деградации акустических свойств. Эти взаимосвязи могут быть аппроксимированы сигмоидальной функцией Больцмана с высокими коэффициентами корреляции.