Понимание и предотвращение водородного охрупчивания сталей: обзор достижений в области экспериментов, моделирования и проектирования — от атомистического до континуального уровня

Водородное охрупчивание представляет собой сложное явление, охватывающее несколько пространственных и временных масштабов и затрагивающее широкий класс металлов. Оно может существенно снижать пластичность и несущую способность, а также вызывать растрескивание и катастрофические хрупкие разрушения при напряжениях ниже предела текучести склонных к охрупчиванию материалов. Несмотря на значительные исследовательские усилия, направленные на понимание механизмов разрушения и разработку потенциальных способов предотвращения, механизмы водородного охрупчивания до сих пор изучены не полностью. В литературе существуют противоречивые мнения относительно лежащих в основе механизмов и экспериментальных данных, подтверждающих каждую из этих теорий. Цель настоящей работы — представить подробный обзор современного состояния исследований влияния водорода на деградацию металлов, уделяя особое внимание сталям. Рассмотрено влияние водорода в сталях на масштабах от атомистического до континуального с изложением теоретических данных, подтверждённых квантовыми расчётами и современными методами экспериментальной характеризации, макроскопических эффектов, влияющих на механические свойства сталей, и установленных механизмов повреждения, ответственных за охрупчивание сталей. Кроме того, представлен обзор современных подходов и новых стратегий предотвращения, применяемых при проектировании новых сталей, устойчивых к водородному охрупчиванию.