1、揭開氫脆斷裂之迷

氫脆通常表現(xiàn)為鋼材的塑性顯著下降，脆性急劇增加，并在靜載荷下（往往低于材料的σb）經(jīng)過一段時間后發(fā)生破裂破壞的趨勢。眾所周知，氫在鋼中有一定的溶解度。煉鋼過程中，鋼液凝固后，微量的氫還會留在鋼中。通常生產(chǎn)的鋼，其含氫量在一個很小的范圍內(nèi)。氫在鋼中的溶解度隨溫度下降而迅速降低，過飽和的氫將要析出。

氫是在鋼鐵中擴散速度最快的元素，其原子半徑最小，在低溫區(qū)仍有很強的擴散能力。如果冷卻時有足夠的時間使鋼中的氫逸出表面或鋼中的氫含量較低時，則氫脆就不易發(fā)生。如果冷卻速度快，鋼件斷面尺寸比較大或鋼中氫含量較高時，位于鋼件中心部分的氫來不及逸出，過剩的氫將進(jìn)入鋼的一些缺陷中去，如枝晶間隙、氣孔內(nèi)。若缺陷附近由于氫的聚集會產(chǎn)生強大的內(nèi)壓而導(dǎo)致微裂紋的萌生與擴展。這是由于缺陷吸附了氫原子之后，使表面能大大降低，從而導(dǎo)致鋼材破壞所需的臨界應(yīng)力也急劇降低。

一般的說，鋼的氫脆發(fā)生在室溫附近的-50~100℃之間。溫度過低時氫的擴散速度太慢，聚集少不會析出；高溫時氫將被“烤”出鋼外，氫脆破壞也不大會發(fā)生。隨著科學(xué)的發(fā)展，人們又發(fā)現(xiàn)氫脆機理的新觀點：氫促進(jìn)了裂紋尖端區(qū)塑性變形，而塑性變形，又促進(jìn)了氫在該區(qū)域內(nèi)濃集，從而降低了該區(qū)的斷裂應(yīng)力值，這就促進(jìn)了微裂的產(chǎn)生，裂紋的擴展也伴隨著塑性流變。

缺口示意

第四，試樣在鍍蓋前都應(yīng)消除磨削應(yīng)力，消除應(yīng)力的最高溫度應(yīng)比該工件的回火溫度低10~20℃，同時要避開材料回火脆性區(qū)，以保證消除應(yīng)力后的試樣硬度不會下降。

（3）試驗方法
   按要求的鍍覆工藝對試樣進(jìn)行預(yù)備處理和鍍覆。帶有鍍層的試樣其缺口的鍍層厚度應(yīng)不小于12~18μm。鍍覆層應(yīng)一次完成，不允許退鍍或重復(fù)電鍍。鍍覆后，試樣應(yīng)盡快地（不超過3h）進(jìn)行除氫。除氫的規(guī)范應(yīng)符合工件或該鋼的鍍覆工藝規(guī)范的規(guī)定。

延遲破壞試樣根據(jù)總載荷可在適當(dāng)噸位的持久試驗機上進(jìn)行。加載時按鍍覆前缺口根部尺寸計算試樣的截面積。試樣承受的靜載荷數(shù)為未鍍覆試樣的缺口抗拉強度的75%，記錄斷裂時間。

未鍍覆試樣的缺口抗拉強度應(yīng)是3~5個試樣的平均值。

（4）結(jié)果評定

用6根平等的試樣進(jìn)行延時破壞試驗，在規(guī)定的載荷下200h都不破斷，則認(rèn)為該鋼經(jīng)此鍍覆工藝氫脆性能合格。如果有一個試樣破斷時間小于200h則認(rèn)為氫脆性能不合格。

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