Hydrogen Influence on the Mechanical Behaviour of High Strength Steel
-
Silvina Hereñú
Abstract
Though numerous studies have been devoted to hydrogen embrittlement in steels, up to date there is not a general agreement about the effect of hydrogen on the mechanical behaviour. The purpose of this paper is to analyze the influence of hydrogen on the mechanical response of high strength steels. Samples were cathodically charged with hydrogen, previous to low cyclic fatigue and tensile tests at room temperature. The presence of hydrogen produces softening effects on the cyclic behaviour and improvements in the fatigue life for low hydrogen contents. The stress-strain curves of tensile tests on pre-charged samples depend on the strain rate imposed. Both tensile and fatigue response could be explained by the hydrogen enhancement of dislocation mobility mechanism.
Kurzfassung
Obwohl sich eine Vielzahl an Studien mit der Wasserstoffversprödung in Stählen beschäftigt hat, gibt es bis heute keine Übereinstimmung über die Wirkung von Wasserstoff auf das mechanische Verhalten. Dieser Artikel beschäftigt sich mit der Analyse des Einflusses von Wasserstoff auf die mechanische Reaktion von hochfestem Stahl. Proben wurden vor zyklischen Ermüdungs- und Zugtests bei Raumtemperatur kathodisch mit Wasserstoff geladen. Das Vorhandensein von Wasserstoff führt oft zu Erweichungseffekten im zyklischen Verhalten und Verbesserungen der Ermüdungsbeständigkeit für geringe Wasserstoffgehalte. Die Spannungs-Dehnungs-Kurven der Zugtests für die vorgeladenen Proben hängen von der angelegten Dehnungsgeschwindigkeit ab. Sowohl die Zug- als auch die Ermüdungsreaktion können durch die hydrogene Verbesserung des Versetzungsbeweglichkeitsmechanismus erklärt werden.
References
1 R. A.Oriani, P.H.Josephic: Equilibrium aspects of hydrogen-induced cracking of steels, Acta Metallurgica, Vol.22, (1974) pp. 1065–1074.Suche in Google Scholar
2 S.Komazaki, R.Maruyama, T.Misawa: Effect of applied cathodic potential on susceptibility to hydrogen embrittlement in high strength low alloy steel, ISIJ International, Vol23 (2003), No 4 pp. 475–481.Suche in Google Scholar
3 P.Kubeãka, P.Váàová, P.Jon‰ta, F.Filu‰: The influence of surface characteristics on hydrogen embrittlement of carbon steels, Acta Metallurgica Slovaca 13, 4, (2007) pp. 495–502.Suche in Google Scholar
4 T.Zakroczymski, A.Glowacka, W.Swiatnicki: Effect of hydrogen concentration on the embrittlement of a duplex stainless steel, Corrosion Science47 (2005) pp. 1403–1414.10.1016/j.corsci.2004.07.036Suche in Google Scholar
5 H. J.Maier, W.Popp, H.Kaesche: Effects of hydrogen on ductile fracture of a spheroidized low alloy steel, Materials Science and Engineering A191 (1995) pp. 17–26.10.1016/0921-5093(94)09623-5Suche in Google Scholar
6 S. K.Singh, B.Sasmal: Effect of hydrogen on toughening of a low alloy steel, ISIJ International vol. 44 Nº1 (2004) pp. 203–208.Suche in Google Scholar
7 A.M.Brass, J.Che?ne: Hydrogen uptake in 316L stainless steel: Consequences on the tensile properties, Corrosion Science48 (2006) pp. 3222–3242.10.1016/j.corsci.2005.11.004Suche in Google Scholar
8 V. A.Slezhkin, S.M.Belogiazov: Influence of structural changes in carbon steel surface layer while cycle deforming on hydrogen absorption, Journal of alloys and compounds356-357 (2003) pp. 310–313.10.1016/S0925-8388(03)00246-9Suche in Google Scholar
9 N.K.Kuromoto, A.S.Guimaraes, C.M.Lepienski: Superficial and internal hydrogenation effects on the fatigue life of austenitic steels, Materials Science and Engineering A381 (2004) pp. 216–222.10.1016/j.msea.2004.04.033Suche in Google Scholar
10 Y.Murakami, H.Matsunaga: The effect of hydrogen on fatigue properties of steels used for fuel cell system, International journal of fatigue28 (2006) pp. 1506–1520.10.1016/j.ijfatigue.2005.06.059Suche in Google Scholar
11 G.Han, D.Feng: Effects of hydrogen on behaviour of low cycle fatigue of 2.25Cr-1Mo steel, J. Mater Sci. Technol, Vol.11, (1995) pp. 358–362.Suche in Google Scholar
12 H.Uyama, M.Nakashima, K.Morishige, Y.Mine, Y.Murakami: Effects of hydrogen charge on microscopic fatigue behaviour of annealed carbon steels, Fatigue Fract. Engng. Mater. Struct.29, (2006) pp. 1026–1074.10.1111/j.1460-2695.2006.01069.xSuche in Google Scholar
13 T.Schober, C.Dieker: Observation of local of hydrogen on nickel surfaces, Metallurgical Transactions A, 14 A, (1983) pp. 2440–2442.Suche in Google Scholar
14 A.Zielinski, P.Domzalicki: Hydrogen degradation of high-strength low-alloyed steels, Journal of Materials Processing Technology133 (2003) pp. 230–235.10.1016/S0924-0136(02)00239-XSuche in Google Scholar
15 P.Sofronis, H.K.Birnbaum: Mechanics of the hydrogen-dislocation impurity interactions-I. increasing shear modulus, J. Mech. Phys. Solids 43.1 (1995) pp. 49–90.10.1016/0022-5096(94)00056-BSuche in Google Scholar
16 I.M.Robertson: The effect of hydrogen on dislocation dynamics, Engineering Fracture Mechanics68 (2001) pp. 675–692.10.1016/S0013-7944(01)00011-XSuche in Google Scholar
17 E.Sirois, H.K.Birnbaum: Effects of hydrogen and carbon on thermally activated deformation in nickel, Acta metal. Mater. Vol. 40. No. 6. (1992) pp. 1377–1385.Suche in Google Scholar
© 2010, Carl Hanser Verlag, München
Artikel in diesem Heft
- Inhalt/Contents
- Inhalt
- Fachbeiträge/Technical Contributions
- Herausforderungen bei der Charakterisierung neuer Stähle*
- Ein neues Prüfverfahren zur Untersuchung der Rissbildung beim Feuerverzinken von Stahl*
- Werkstoffverhalten einer TRIP/TWIP-fähigen CrMnNi-Stahlgusslegierung bis zu hohen Dehnraten*
- Erweiterte Werkstoffprüfverfahren zur Charakterisierung von Leichtbaublechwerkstoffen im Hinblick auf die Kantenrisssensitivität*
- Analysis Techniques for Eddy Current Imaging of Carbon Fiber Materials*
- Hydrogen Influence on the Mechanical Behaviour of High Strength Steel
- Procedures for Corrosion Testing and Corrosion Failure Analysis
- Entwicklung von aufwandsoptimierten Prüfmethoden zur Charakterisierung und Harshnessbeurteilung von Luftfedern
- Residual Stress Relaxation and Surface Hardness of a 2024-t351 Aluminium Alloy
- Quality and Properties of the Friction Stir Welded AA2024-T4 Aluminium Alloy at Different Welding Conditions
- Vorschau/Preview
- Vorschau
Artikel in diesem Heft
- Inhalt/Contents
- Inhalt
- Fachbeiträge/Technical Contributions
- Herausforderungen bei der Charakterisierung neuer Stähle*
- Ein neues Prüfverfahren zur Untersuchung der Rissbildung beim Feuerverzinken von Stahl*
- Werkstoffverhalten einer TRIP/TWIP-fähigen CrMnNi-Stahlgusslegierung bis zu hohen Dehnraten*
- Erweiterte Werkstoffprüfverfahren zur Charakterisierung von Leichtbaublechwerkstoffen im Hinblick auf die Kantenrisssensitivität*
- Analysis Techniques for Eddy Current Imaging of Carbon Fiber Materials*
- Hydrogen Influence on the Mechanical Behaviour of High Strength Steel
- Procedures for Corrosion Testing and Corrosion Failure Analysis
- Entwicklung von aufwandsoptimierten Prüfmethoden zur Charakterisierung und Harshnessbeurteilung von Luftfedern
- Residual Stress Relaxation and Surface Hardness of a 2024-t351 Aluminium Alloy
- Quality and Properties of the Friction Stir Welded AA2024-T4 Aluminium Alloy at Different Welding Conditions
- Vorschau/Preview
- Vorschau