Trap theory of Hydrogen embrittlement

A theory has been developed that relates many particularities of hydrogen embrittlement to the behavior of the trap population of the material during its exposure to hydrogen. In particular, it is shown that reversible traps may act as innocuous sinks or as detrimental hydrogen sources, depending on test conditions. Two conditions will determine what role will prevail. One is related to the initial state of the material prior to the test, i.e. whether it has been precharged or not. The other concerns the transport mode of hydrogen in the lattice: as dislocation atmospheres, by interstitial jumps in the lattice, or along short circuit paths. Thus, each particular situation that is equivalent to a commonly used test technique is examined and the conclusions regarding hydrogen penetration or release and hydrogen embrittlement, are drawn. Because of the good agreement between theory and literature data, it is concluded that many apparent enigma of hydrogen embrittlement, such as the difference usually made between internal and external hydrogen embrittlement, can readily be interpreted as long as the trap characteristics of the material and the test conditions are precisely known. Nous avons développé une théorie reliant de nombreuses caractéristiques de la fragilisation par l'hydrogène à la population de pièges dans le matériau, au cours de son exposition à l'hydrogène. Nous avons montré en particulier que, selon les conditions de l'essai, les pièges réversibles peuvent se comporter soit comme des pièges inoffensifs soit comme des sources d'hydrogène nuisibles. Deux conditions vont fixer celui de ces rôles qui va prévaloir. La première est liée à l'état initial du matériau avant l'essai, à savoir s'il a été préchargé ou non. La seconde concerne le mode de transport de l'hydrogène dans le réseau: nuages autour des dislocations, sauts d'interstitiels dans le réseau ou le long de courtscircuits de diffusion. Nous étudions ainsi les situations particulières qui correspondent chacune à une technique d'essai fréquemment utilisée, et nous en tirons les conclusions concernant la pénétration ou le dégagement de l'hydrogène, et la fragilisation par l'hydrogène. Le bon accord entre notre théorie et les données de la littérature nous permet de conclure que l'on peut comprendre un certain nombre d'énigmes apparentes de la fragilisation par l'hydrogène, comme par exemple la différence que l'on fait généralement entre les fragilisations interne et externe, si l'on connait avec précision les caractéristiques des pièges dans le matériau et les conditions de l'essai. Es wurde eine Theorie entwickelt, die die verschiedenen Besonderheiten der Wasserstoffversprödung mit dem Verhalten der Senkenverteilung im Material während der Wasserstoffeinwirkung verkoppelt. Insbesondere wird gezeigt, daβ reversible Senken je nach den Versuchbedingungen als unschädliche Senken oder als schädliche Wasserstoffquellen wirken können. Zwei Bedingungen bestimmen, welches Verhalten vorwiegt Die eine hängt mit dem Ausgangszustand des Materials vor dem Versuch zusammen, d.h. ob es vorher wasserstoffbeladen worden ist oder nicht Die andere Bedingung betrifft den Wanderungsmechanismus des Wasserstoffs im Gitter: in Form von Wolken um Versetzungen, über Zwischengittersprünge oder über kurzgeschlossene Wege. Folglich wird jede einzelne Situation, die einer üblichen Versuchstechnik entspricht, untersucht. Schluβfolgerungen werden im Hinblick auf Wasserstoffeindringung oder-freisetzung und Wasserstoffversprödung gezogen. Aus der guten Übereinstimmung zwischen Theorie und Literaturangaben wird geschlossen, daβ viele scheinbare Rätsel der Wasserst offversprödung, wie der üblicherweise gemachte Unterschied zwischen innerer und äuβerer Wasserstoffversprödung, leicht geklärt werden können, solange die Senkencharakteristiken des Materials und die Versuchsbedingungen genau bekannt sind.