钢中氢致裂纹机构研究

用抛光的恒位移试样对处理到不同强度(σ_b=92～185公斤/毫米~2)的4种低合金钢在各种致氢环境(如电解充氢、纯氢、气体H_2S、水介质、H_2S水溶液、缓蚀剂水溶液、丙酮、酒精等有机溶液)下跟踪观察了氢致裂纹的产生和扩展过程。与此同时也测量了各种致氢环境(电解充氢、H_2S水溶液、水溶液、水中阴极化和阴极极化)下的K_(ISCC)(或K_(IH))和da/dt。并研究了它们随强度变化的规律。 结果表明,当加载裂纹前端的K_I>K_(ISCC)(K_(IH))后,在上面所说的任何一种致氢环境下都能产生氢致滞后塑性变形,并由此导致裂纹的产生和扩展。即随着氢的扩散进入,原裂纹前端塑性区及其变形量逐渐增大。对超高强钢,在滞后塑性区端点形成不连续的氢致裂纹,它们随滞后塑性变形的发展逐渐长大以致互相连接。当强度降低时,氢致裂纹沿滞后塑性区边界连续地向前扩展。这就表明,在Ⅰ型裂纹条件下,“氢脆”是氢致滞后塑性变形的必然结果。 在所有致氢环境下,止裂K_(ISCC)(K_(IH))均随钢的强度下降而升高。强度相同时,水中加缓蚀剂和阳极极化使K_(ISCC)升高,阴极极化使K_(ISCC)下降,,da/dt升高,而在H_2S饱和溶液以及加载电解充氢时K_(ISCC)(K_(IH))最低,da/dt最高。 实验也表明,在电解充氢条件下还能以另一种机构形成裂纹。它们的产生和     

吸附促进位错发射、增殖和运动的TEM观察

由液体金属脆断的断裂韧性K_(IC)(L)可算出裂纹扩展的阻力R=(1-v~2)K_(IC)~2(L)/E,它比材料的表面能γ大1～3个数量级.因而不能用Griffith脆性断裂理论R=2γ来描述,只能用Orowan理论,即R=2γ_(eff)=2γ γ_p,其中γ_p 为局部塑性变形功. 对于液体金属脆,实验测出塑性变形功γ_p=(10～1000)γ.这表明,液体金属吸附而导致脆断的过程伴随大量的局部塑性变形,而且断裂能主要消耗在局部塑性变形上.     

氢对表观屈服强度的影响——氢致滞后塑性变形的原因研究

应用光滑拉伸试样,弯曲试样以及预裂纹WQL型试样具有对广泛拉伸强度的多种低碳及低合金钢研究了电解充氧对表观屈服强度的影响,并对氢致滞后塑性变形进行了金相观察。结果表明:氢对光滑拉伸试样屈服强度的影响不明显。随钢种不同,充氢后屈服强度可能没有变化,也可能升高或降低,但其差值小于10％。对存在应力梯度的无裂纹弯曲试样以及预裂纹WOL试样,当钢的强度和进入的氢量超过临界值后氢能使表观屈服强度明显降低,从而引起氢致滞后塑性交形,最终导致氢致滞后裂纹的产生和扩展。随钢的强度升高,进入的氢量增加,氢致表观屈服强度下降也愈明显。另外,具有更大应力梯度和三向应力的裂纹试样,下降效应比无裂纹弯曲试样更为明显。氢致表观屈服强度下降作用是扩散控制过程,明显依赖变形速度和试验温度。另外,它具有可逆性,随着氢的逐渐消除,表观屈服应力也逐渐回到未充氢状态的数值。氢致表观屈服强度下降和原始变形量及是否存在加工硬化关系不大。根据上述实验事实,本文对屈服强度下降的原因作了探讨。     

α-Ti在甲醇溶液中应力腐蚀敏感性和钝化膜应力随电位变化的一致性

利用α-Ti在甲醇溶液中恒电位腐蚀形成钝化膜前后流变应力之差可直接测量钝化膜引起的平均应力.用X射线光电子能谱(XPS)研究了钝化膜的成分.结果表明,当腐蚀电位V≥-240mV时,钝化膜产生拉应力,且随电位下降,膜致拉应力逐渐下降;当电位V≤-280mV时,钝化膜引起压应力.α-Ti在甲醇溶液中应力腐蚀(SCC)敏感性随外电位的变化和膜致应力的变化相一致.当膜致应力是压应力时,不发生SCC;随膜致拉应力升高,SCC敏感性也升高.