氢脆理论分析

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氢脆理论分析

氢脆理论分析

HIC 的类型1、 氢气压力引起的开裂溶解在材料中的H 在某些缺陷部位析出气态氢H 2(或与氢有关的其它气体),当H 2的压力大于材料的屈服强度时产生局部塑性变形,当H 2的压力大于原子间结合力时就会产生局部开裂。

某些钢材在表面酸洗后能看到象头发丝一样的裂纹,在断口上则观察到银白色椭圆形斑点,称为白点。

白点的形成是氢气压力造成的。

钢的化学成分和组织结构对白点形成有很大影响,奥氏体钢对白点不敏感;合金结构钢和合金工具钢中容易形成白点。

钢中存在内应力时会加剧白点倾向。

焊接件冷却后有时也能观察到氢致裂纹。

焊接是局部冶炼过程,潮湿的焊条及大气中的水分会促进氢进入焊接熔池,随后冷却时可能在焊肉中析出气态氢,导致微裂纹。

焊接前烘烤焊条就是为了防止氢致裂纹。

2、氢化物脆化许多金属(如Ti 、Zr 、Hf 、V 、Nb 、Ta 、稀土等)能够形成稳定的氢化物。

氢化物属于一种脆性相,金属中析出较多的氢化物会导致韧性降低,引起脆化。

3、氢致滞后断裂材料受到载荷作用时,原子氢H 向拉应力高的部位扩散形成H 富集区。

当H 的富集达到临界值时就引起氢致裂纹形核和扩展,导致断裂。

由于H 的扩散需要一定的时间,加载 后要经过一定的时间才断裂,所以称为氢致滞后断裂。

氢致滞后断裂的外应力低于正常的抗拉强度,裂纹试件中外加应力场强度因子也小于断裂韧度。

氢致滞后断裂是可逆的,除去材料中的氢就不会发生滞后断裂。

即使在均匀的单向外加应力下,材料中的夹杂和第二相等结构不均匀处也会产生应力集中,导致氢的富集。

设应力集中系数为α,则σh =ασ,应力集中处的氢浓度为:式中,C H -合金中的平均氢浓度;V H -氢在该合金中的偏摩尔体积(恒温、恒压下加入 1 摩尔氢所引起的金属体积的变化)。

若氢的浓度达到临界值C th 时断裂,对应的外应力即为氢致滞后断裂的门槛应力σth ,即:•若σth 裂;• 若σ>σth ,经过时间 t f 后,发生断裂,且应力越大,滞后断裂时间越短。

氢脆现象对螺纹紧固件强度的影响

氢脆现象对螺纹紧固件强度的影响

氢脆现象对螺纹紧固件强度的影响高强度螺栓的强度水平一般分为8.8、9.8、10.9和12.9四个级别,通常为调质处理的中碳钢或中碳合金钢。

高强度螺栓联接对节约原材料成本,节省装配位置及减轻整车、整机重量等方面无疑具有不可替代的优势。

但目前,由氢脆引发的钢制螺纹紧固件联接断裂仍然是一个严重的产品质量问题。

电镀诱发的氢脆断裂出现的时间长短不一,有的是投入使用后断裂;有的是还在交付试验中或在寿命试验之中;有的是还在等待交付中;有的是在装配过程中;有的是断裂在电镀过程之中。

人们可以采取各种技术来减少或预防螺纹紧固件中产生的氢脆问题。

一、氢脆形成的理论与机理所谓氢脆,是指氢原子侵入基体材料中而引起的材料延迟失效断裂。

它的发生需要满足两个条件:a、金属有较高的含氢量;b、一定的外力作用。

氢脆大体上可分为以下两类:第一类主要是由外部环境侵入的氢(外氢)引起的延迟断裂。

如车辆车厢、驾驶室外壳等连接使用的螺栓、螺母,在潮湿空气、雨水等环境中长期暴露而发生;第二类酸洗、电镀处理的制造过程中侵入钢中的氢(内氢)引起的延迟断裂。

如镀锌螺栓等在加载后,经过几小时或几天的较短时间后而发生。

对于前者,一般是由于在长期暴露过程中发生腐蚀,腐蚀坑处腐蚀反应生成的氢侵入而引起的;后者是由于制造过程如酸洗、电镀处理时侵入钢中的氢在应力的作用下向应力集中处集中而引起的。

研究表明,实际使用的螺纹紧固件在自然环境下发生氢脆断裂的主要是淬火回火的马氏体系钢,一般发生在屈服强度>620MPa、硬度≥32HRc的高强度材料。

钢的屈服点愈高愈容易发生氢脆破坏,即使只含少量的氢气,也可能导致破坏。

材料强度对氢脆敏感性的影响是:随着钢的强度的提高,其变脆指数也升高,而持久强度降低,说明钢的强度越高,对氢脆越敏感。

车辆结构中的螺纹紧固件,起着连接、紧固和密封的作用,装配时必须拧紧,联接的部件不同,所受的载荷各不同。

有的承受弯曲或剪切应力,有的承受反复交变的拉应力和压应力,也有的承受冲击载荷或同时承受上述几种载荷,由于氢脆具有延迟性和突发性,所以它的危害很大。

焊接材料的氢脆性分析与控制

焊接材料的氢脆性分析与控制

焊接材料的氢脆性分析与控制引言焊接是一种常见的金属连接方法,广泛应用于制造业和建筑业等领域。

然而,焊接过程中存在一个重要的问题,即氢脆性。

氢脆性是指在焊接过程中,金属材料吸收了过多的氢气,导致焊接接头的脆性增加,从而降低了焊接接头的强度和韧性。

本文将对焊接材料的氢脆性进行分析,并探讨如何有效控制氢脆性的发生。

一、氢脆性的成因氢脆性的形成主要与焊接过程中的氢气吸收有关。

在焊接过程中,由于焊接材料的表面存在氧化物或水分,当焊接材料处于高温状态时,水分分解产生氢气。

这些氢气会渗入焊接接头中,并在冷却过程中扩散到晶界和夹杂物周围。

当氢气聚集到一定程度时,会导致晶界的脆化,从而引起氢脆性的发生。

二、氢脆性的影响氢脆性对焊接接头的性能有着重要影响。

首先,氢脆性会降低焊接接头的强度和韧性,使其易于发生断裂。

其次,氢脆性还会导致焊接接头的塑性变形能力下降,使其在受力时更容易发生变形和破裂。

此外,氢脆性还会影响焊接接头的耐腐蚀性能,加速材料的腐蚀速度。

三、氢脆性的分析方法为了有效分析焊接材料的氢脆性,可以采用多种方法。

首先,可以利用金相显微镜观察焊接接头的晶界和夹杂物周围是否存在氢气聚集的现象。

其次,可以通过拉伸试验和冲击试验等力学性能试验,评估焊接接头的强度和韧性是否受到氢脆性的影响。

此外,还可以使用电化学测试方法,测量焊接接头的腐蚀电流密度,评估氢脆性对焊接接头耐腐蚀性能的影响。

四、氢脆性的控制方法为了控制焊接材料的氢脆性,可以采取一系列的措施。

首先,可以在焊接前对焊接材料进行预热处理,提高焊接材料的温度,从而促进氢气的扩散和释放。

其次,可以选择合适的焊接材料和焊接工艺,避免使用容易产生氢气的材料,减少氢气的吸收。

此外,还可以在焊接过程中采用保护气体,如氩气,减少氧化物和水分的生成,从而减少氢气的产生。

五、案例分析为了更好地理解焊接材料的氢脆性分析与控制,以下以某焊接接头为例进行分析。

首先,通过金相显微镜观察焊接接头的晶界和夹杂物周围存在氢气聚集的现象。

氢脆现象发生的条件

氢脆现象发生的条件

氢脆现象发生的条件氢脆是一种在高强度钢材中发生的现象,其主要特征是在应变速率较低条件下,材料在高应力下发生断裂。

这种现象会导致材料的脆性增加,从而降低其可靠性和使用寿命。

氢脆主要发生在高强度钢材料中,而低强度钢材料通常不会发生氢脆现象。

氢脆现象的发生条件涉及多个方面,主要包括材料本身的性能、外部环境和加工工艺等因素。

下面将逐个分析这些因素。

首先,材料本身的性能对氢脆的发生具有重要影响。

高强度钢材料通常具有较高的强度和硬度,这使得其更容易受到氢脆现象的影响。

此外,材料的结构和组织也会影响氢脆的发生,部分热处理工艺会改变材料的结构,导致材料变得更容易受到氢脆的影响。

另外,材料中的存在的一些缺陷,如夹杂物、析出相等也会促进氢脆的发生。

因此,对材料的成分和性能进行合理的设计和选择是预防氢脆的关键。

其次,外部环境也是氢脆发生的重要条件之一。

氢气是引起氢脆发生的主要原因之一,外部环境中存在的氢气会进入材料内部并与材料中的碳原子结合,形成氢化碳化物,从而导致材料变脆。

因此,在一些特定环境中,如酸洗、电镀、水脱氢等工艺下,氢气会被析出并渗入材料内部,增加了氢脆发生的风险。

此外,环境中的应力和温度变化也可能加剧材料的脆性,从而促进氢脆现象的发生。

因此,在实际生产中,要注意控制好外部环境和加工工艺,避免氢脆的发生。

最后,加工工艺也对氢脆的发生具有重要影响。

一些加工工艺会使材料容易吸收氢气,增加氢脆的发生风险。

例如,在一些金属切削加工中,由于切削过程生成了大量的金属屑,这些金属屑本身就会带有氢气,并且在切削加工中产生的温度和压力会使得这些氢气渗入材料内部,增加了材料的氢脆风险。

另外,在焊接、热处理等加工工艺中,也会引入大量氢气,使材料发生氢脆。

因此,在选择和优化加工工艺时,要注意减少氢气的引入,避免氢脆的发生。

总之,氢脆的发生是一个综合性问题,其发生条件涉及材料本身的性能、外部环境和加工工艺等因素。

要有效预防氢脆的发生,需要从多个层面加以控制。

机械零件的氢脆与腐蚀疲劳研究

机械零件的氢脆与腐蚀疲劳研究

机械零件的氢脆与腐蚀疲劳研究引言:机械零件是现代工业中不可或缺的重要组成部分。

随着科技的进步和工业制造的发展,机械零件的要求也越来越高。

然而,随之而来的问题也困扰着工程师和科学家们。

其中,氢脆和腐蚀疲劳是一些机械零件在工作过程中容易面临的挑战。

本文将探讨机械零件的氢脆和腐蚀疲劳现象,并介绍相关研究和解决方案。

一、机械零件的氢脆问题1.1 氢脆的定义和原因氢脆是指金属材料在受到氢的作用后发生的脆性破坏现象。

氢是一种非常活泼的元素,在机械零件制造和使用过程中很容易与材料发生反应,导致材料内部产生氢化物,从而引发氢脆问题。

氢脆的形成有多个原因,包括原材料中的杂质含量、加工过程中的氢气源、高温作用下的水等。

这些因素都可能导致氢聚集在材料内部,削弱材料的宏观和微观力学性能,最终导致机械零件的破裂。

1.2 氢脆对机械零件的影响氢脆会严重影响机械零件的可靠性和寿命。

在一些重要的工程结构中,如飞机发动机、船舶等,氢脆破坏可能会导致灾难性后果。

因此,研究机械零件的氢脆问题,寻找相应的解决方案变得至关重要。

二、机械零件的腐蚀疲劳问题2.1 腐蚀疲劳的概念和机理腐蚀疲劳是指材料在受到腐蚀介质的同时承受循环应力作用时所发生的疲劳破坏现象。

腐蚀介质可以是液体、气体或者是一种化学物质,而循环应力则是由业务或使用环境引起的。

腐蚀疲劳破坏通常比单纯的腐蚀或疲劳破坏更为严重。

2.2 腐蚀疲劳对机械零件的影响腐蚀疲劳问题往往导致机械零件的寿命明显缩短。

腐蚀介质的作用使得材料表面产生裂纹,同时循环应力加速了裂纹的扩展,最终导致零件的失效。

特别是在一些恶劣的工作环境下,如海洋、化工等领域,机械零件更容易受到腐蚀疲劳的威胁。

三、机械零件氢脆与腐蚀疲劳的研究进展3.1 研究氢脆的方法针对机械零件的氢脆问题,研究者们通过实验和仿真分析等手段来探索其发生机制和预防措施。

例如,他们可以利用金相显微镜观察材料内部的氢化物分布状况,通过拉伸试验测定材料的氢脆敏感性等。

弹簧氢脆的机理

弹簧氢脆的机理

弹簧氢脆的机理关于弹簧氢脆的机理有多种学派:氢吸附理论,压力膨胀理论,氢与位错的交互作用理论,晶格脆化理论,氢化物或富氢相析出理论,氢助弹簧断裂(HAC)理论等。

每一学派都有一定的实验根据,都能解释某些弹簧氢脆现象。

1952年N.T.佩奇(N.T.Petch)和P.斯特布尔斯(P.Stabls)提出了领吸附理论。

该理论认为,由丁气吸附丁毅纹的尖端,使金属的表面能,降低,根据恪里菲斯理论,金属的弹簧断裂强度σ正比于γ,随着表面能γ的降低,弹簧断裂强度 Ge 也降低,所以引起材料脆化。

N.T.佩奇等人认为,裂纹表面由于吸附了氢原子,降低了表面能。

当裂纹尖端处于阴极状态时,由于阴极反应,产生人量的氢原子,根据弹簧断裂力学的观点,处于高应力裂纹尖端的表面,将有效地促使氢原了的表面吸附。

氢压力影胀理论是出C 扎普尔(C.Zapfie)在 1947年提出的。

氢压力理论认为,氢原子在应力作用下向材料内部的气孔、空穴、嵌镶结构、位错等缺陷处偏聚,并且结合成氢分子,在微孔内造成很大压力(可达 9.81 x 10°MPa)。

内压力与材料的内应力或外加应力迭加,将使裂纹扩展,导致开裂。

由于高压受氢原子扩散速度控制,因此裂纹的扩展受氢在材料中的扩散能力所决定。

温度较低时,弹簧氢脆缓慢,甚至停止。

氢压力膨胀理论较好的解释了鱼眼型白点的形成机理。

材料受到足够大拉应力时,将在气孔与基体界面处或在夹杂物与基体界而处或夹杂物本身产生显微裂纹,氢原于向裂纹处偏案,结合成氯分子,产生豆大压力。

在外加拉应力作用下,爆炸成局部脆断区,在断口上显示出以气孔或夹杂物为核心的鱼眼型白点。

氢与位错的交互作用理论认为。

聚集在缺口或缓纹前缘三向应力区的复原子与位错交互作用,使位错被钉扎,不能自由运动,造成局部硬化,基体在外力作用下,不能通过塑性变形使向力松弛,只能以形成裂纹方式释放能量。

裂纹进人筑氢区后位储运动恢复自由,可通过塑性变形松弛应力,裂纹停止长大。

氢脆化原理

氢脆化原理

氢脆化原理
嘿,朋友们!今天咱来聊聊氢脆化原理。

哎呀,这可真是个神奇又有点让人头疼的玩意儿呢!
你想想看啊,就好比铁家伙是个强壮的大力士,平时威风凛凛的。

可一旦氢这个小调皮掺和进来,就像给大力士使了个坏招一样。

比如,那些长期处在氢气环境中的金属零件,时间久了就可能变得脆脆的,就像大力士突然没了力气,轻轻一掰就断了,这多吓人呀!
那氢脆化到底是怎么发生的呢?简单来说,氢原子这个小淘气就像个捣蛋鬼,它会偷偷溜进金属的内部,在那里搞破坏。

它会让金属的晶体结构发生变化,让原本坚固的结构变得脆弱不堪。

就好像一个原本团结的团队,突然被人挑拨离间,变得分崩离析了。

这不,一些高强度的钢铁啊,就特别容易被氢脆化给盯上。

我之前就听一个搞工程的朋友抱怨过,他们工厂里的一些设备因为氢脆化出了问题,可把他们给烦死了。

他说:“哎呀,这氢脆化可真是个大麻烦,好好的设备就这么不顶用了!”可不是嘛,这得多耽误事儿呀!
对于氢脆化,我们可得重视起来呀!它就像个隐藏的敌人,随时可能给我们制造麻烦。

我们得想办法去预防它、应对它。

咱不能让这个小捣蛋鬼一直捣乱呀!所以,大家一定要了解氢脆化原理,这样才能更好地和它斗智斗勇。

我的观点就是,氢脆化不可怕,只要我们充分认识它,就能找到对付它的办法,让我们的金属制品都能健健康康的!。

12.4环境断裂——氢脆

12.4环境断裂——氢脆

3,氢致相变导致的氢脆 , (1) 氢化物析出导致氢脆 很多金属或合金(如 , , , , , , 很多金属或合金 如Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta, Re等)能形成稳定的氢化物,氢化物是一种脆性中 能形成稳定的氢化物, 等 能形成稳定的氢化物 间相,一旦有氢化物析出, 间相,一旦有氢化物析出,材料的塑性和韧性就会 下降,即氢化物析出导致材料变脆. 下降,即氢化物析出导致材料变脆.这是一种氢致 相变引起的氢脆. 相变引起的氢脆.
(3) 焊接冷裂纹 焊接过程是个局部冶炼过程, 焊接过程是个局部冶炼过程,焊条及大气中的水分会进 入熔池变成H,当进入的氢量较高时, 入熔池变成 ,当进入的氢量较高时,在焊后的冷却过程中 就有可能产生氢压微裂纹(类似于钢中白点 . 就有可能产生氢压微裂纹 类似于钢中白点). 类似于钢中白点 采用低氢焊条,焊前焊条和工件烘烤, 采用低氢焊条,焊前焊条和工件烘烤,焊后工件缓冷等 措施就可避免焊接冷裂纹. 措施就可避免焊接冷裂纹.
4,氢致开裂新机理 , 基本思想: 基本思想: (1)氢促进位错发射和运动,即促进局部塑性 )氢促进位错发射和运动, 变形 (2)氢降低了原子键合力 th(H) )氢降低了原子键合力σ (3)原子氢进入微裂纹复合成 2,产生氢压 )原子氢进入微裂纹复合成H 问题:如何定量化 问题:如何定量化?
本章结束! 本章结束!
(2) H2S诱发裂纹 诱发裂纹 碳钢或低合金管线钢在H 溶液中浸泡时 溶液中浸泡时, 碳钢或低合金管线钢在 2S溶液中浸泡时,即使不存在 外应力,试样内部也会产生微裂纹,裂纹呈台阶状. 外应力,试样内部也会产生微裂纹,裂纹呈台阶状.如裂纹 处在试样表面附近,则容易在表面引起鼓泡. 处在试样表面附近,则容易在表面引起鼓泡. H2S在钢的界面上反应生成 ,它进入试样后富集在夹 在钢的界面上反应生成H, 在钢的界面上反应生成 杂物周围,复合成 产生氢压, 杂物周围,复合成H2,产生氢压,当分子氢压大于临界值时 就会产生裂纹. 就会产生裂纹.

氢脆的机理、检测与防护

氢脆的机理、检测与防护

氢脆的机理、检测与防护The mechanism of hydrogen embrittlement, detection andprotection材科0803 刘笑语摘要:本文介绍了氢脆的基本概念,氢脆现象的机理以及避免和消除氢脆的措施和其中应该注意的问题。

同时本文还介绍了氢脆和应力腐蚀的区别。

关键词:氢脆 机理 检测 防护措施1.前言氢脆是溶于钢中的氢,聚合为氢分子,造成应力集中,超过钢的强度极限,在钢内部形成细小的裂纹,又称白点。

氢脆只可防,不可治。

氢脆一经产生,就消除不了。

在材料的冶炼过程和零件的制造与装配过程(如电镀、焊接)中进入钢材内部的微量氢(10—6量级)在内部残余的或外加的应力作用下导致材料脆化甚至开裂。

在尚未出现开裂的情况下可以通过脱氢处理(例如加热到200℃以上数小时,可使内氢减少)恢复钢材的性能。

因此内氢脆是可逆的。

2.氢脆的类型及特征2.1 氢在金属中的存在形式氢脆断裂(氢脆):由于氢和应力的共同作用而导致金属材料产生脆性断裂的现象。

1、氢的来源可分为内含的和外来的两种。

前者是指金属在熔炼过程中及随后的加工制造过程(如焊接、酸洗、电镀等)中吸收的氢;后者是金属机件在服役时环境介质中含有的氢。

2、氢在金属中的存在形式①以间隙原子状态固溶在金属中,对大多数工业合金,氢的溶解度随温度的降低而降低。

②氢在金属中可通过扩散聚集在较大缺陷(如空洞、气泡、裂纹)处,以氢分子状态存在。

③还可能与一些过渡族、稀土或碱土金属元素作用生成氢化物。

④与金属中的第二相作用生成气体产物,如钢中的氢可以和渗碳体中的碳原子作用形成甲烷等。

2.2 氢脆类型及其特征1、氢蚀是由于氢与金属中的第二相作用生成高压气体,使基体金属晶界结合力减弱而导致金属脆化。

如碳钢在300~500℃的高压氢气氛中工作时,由于氢与钢中的碳化物作用生成高压的CH4气泡,当气泡在晶界上达到一定密度后,金属的塑性将大幅降低。

这种氢脆现象的断裂源产生在与高温、高压氢气相接触的部位。

管道氢脆微观机理研究和管道剩余寿命预测

管道氢脆微观机理研究和管道剩余寿命预测

管道氢脆微观机理研究和管道剩余寿命预测管道氢脆是指金属材料在含有氢气的环境中受到氢的渗入而导致的脆性断裂现象。

由于氢脆会对管道的安全性和可靠性产生严重影响,因此对于管道氢脆的微观机理研究和剩余寿命预测具有重要的意义。

管道氢脆的微观机理是指氢在金属晶体中的吸附、扩散和聚集过程,以及氢与金属之间的相互作用机制。

氢在金属晶体中的吸附是指氢原子通过物理或化学吸附作用附着在晶界、晶内缺陷或表面上。

氢在金属晶体中的扩散是指氢原子在金属晶体中沿晶格间隙或晶格缺陷扩散的过程。

氢在金属晶体中的聚集是指吸附在晶界、晶内缺陷或表面的氢原子在一定条件下形成氢原子团簇或氢化物的过程。

而氢与金属之间的相互作用机制包括氢原子与金属原子之间的化学键形成和断裂、氢原子与金属原子之间的相互作用力等。

针对管道氢脆的微观机理,研究者们提出了许多理论模型和实验方法。

其中,最为广泛应用的是氢扩散模型、氢团簇模型和应力模型。

氢扩散模型通过考虑氢在金属晶体中的扩散过程,预测了氢在金属中的分布和浓度变化。

氢团簇模型则通过研究氢原子在金属晶界、晶内缺陷和表面上的聚集行为,揭示了氢团簇对金属力学性能的影响。

应力模型则通过考虑应力对氢在金属中的吸附、扩散和聚集过程的影响,研究了应力对氢脆性的影响规律。

基于对管道氢脆微观机理的研究,可以进行管道剩余寿命的预测。

管道剩余寿命预测是指通过对管道材料中氢脆损伤的评估和监测,结合氢脆机理和管道使用条件,预测管道的剩余寿命。

常用的方法包括应力腐蚀开裂扩展速率法、氢脆指数法和应力松弛法等。

应力腐蚀开裂扩展速率法通过测定管道材料中应力腐蚀开裂扩展速率,结合管道工作应力和环境条件,预测管道的剩余寿命。

氢脆指数法则通过对管道材料中氢脆性能的评估,结合管道使用条件,确定管道的剩余寿命。

应力松弛法则通过测定管道材料中应力松弛行为,结合管道使用条件,预测管道的剩余寿命。

管道氢脆的微观机理研究和剩余寿命预测对于管道的安全运行具有重要意义。

氢脆,材料科学绕不开的难题

氢脆,材料科学绕不开的难题

氢脆,材料科学绕不开的难题什么是氢脆金属之所以作为现代社会最重要的材料材料之一,因为其有有两个重要的核心性能,较好的强度和塑性。

强度指的是让一定截面积金属破坏(不可逆变形)所需力的大小,而塑性表示金属在断裂前能够承受的变形量。

强度大家都知道,代表材料能承受的最大静载荷,其重要性众所周知。

其实在两种材料强度相差不大的情况下,塑性往往表示材料抵抗冲击的能力。

非材料领域的人经常会忽视塑性这个性能,但很多时候,塑性往往比强度更加重要。

举个例子:家用的的陶瓷盘子一摔就碎,而金属盘子基本不会摔碎,不是瓷盘因为强度不够,而是因为塑性太差,产生一点点变形就断了,不能有效的吸收冲击,这种低塑性的特征也称为脆性。

但根据研究发现,将原本塑性很好的金属暴露在富含氢的环境下,会使得金属脆化,失去了原本良好的塑形性能后就造成金属非正常破坏和失效,这种现象就叫氢脆。

氢脆的危害早在1874年科学家Johnson就发现,原本要反复弯折几次才能折断的铁材,在酸液中浸泡几分钟后,一次就折断了。

原因是酸液中的氢进入铁中,使得铁材变脆。

不过Johnson也是生不逢时,他的论文在发表后的60多年内都没有受到多大的重视,直到有1943年,人家美国的自由轮号安安静静的停在港口内,风平浪静也没被攻击,却突然就断成两截了:这个事故促使政府调查断裂的原因,一开始很多学者认为断裂来自冰冷的海水诱发的低温冷脆。

但后来也发现,由于焊接技术不成熟,钢板焊缝中残留有大量的氢,这些氢也是导致断裂的罪魁祸首之一。

还有第二次世界大战初期,英国皇家空军一架Spitpie战斗机由于引擎主轴断裂而坠落,机毁人亡。

1975年美国芝加哥一家炼油厂,因一根15cm的不锈钢管突然破裂,引起爆炸和火灾。

美国'北极星'导弹因固体燃料发动机机壳破裂而不能发射,美空军F-11战斗机在空中突然坠毁等例子不胜枚举。

究其原因是由于氢是宇宙中丰度最高的元素,金属在服役中或多或少都会和氢接触。

氢脆机理及其防止办法

氢脆机理及其防止办法

氢脆机理及其防止办法氢脆是氢原子和位错交互作用的结果。

氢脆的位错理论能成功地解释以下几个重要实验结果:(1) 氢脆对温度和形变速率的依赖关系。

氢脆只发生在一定的温度范围和慢的形变速率情况下。

当温度太低时,氢原子的扩散速率太慢,能与位错结合形成气团的机会甚少;反之,当温度太高时,氢原子扩散速率太快,热激活作用很强,氢原子很难固定在位错下方,位错能自由运动,因此,也不易产生氢脆。

对钢来说,对氢脆最敏感的温度就在室温附近。

同样,可以理解形变速率的影响。

当形变速率太高时,位错运动太快,氢原子的扩散跟不上位错的运动,因而显示不出脆性。

(2) 氢脆的裂纹扩展特性。

高强度钢产生的氢脆,其裂纹扩展是跳跃式前进的。

先是在裂纹尖端不远的地方出现一个细小的裂纹,之后这个裂纹在某个时刻突然和原有裂纹连接起来。

新裂纹形核地点一般是在裂纹前沿的塑性区与弹性区的交界上。

氢要扩散到这里并达到一临界浓度时才能形成裂纹,所需的时间就是裂纹的孕育期。

(3) 氢脆氢纹扩展第二阶段的特性。

在 dt/da~K 的关系中,氢脆裂纹扩展出现一水平台,是谓裂纹扩展第二阶段,这一阶段裂纹扩展速率恒定,与应力强度因子无关,而与温度有关,说明 dt/da 在这一阶段主要决定于化学因素,是一典型的热激活过程。

氢原子扩散到裂纹尖端并保持某一浓度是裂纹扩展的决定性因素。

金属材料在氢中裂纹扩展速率主要决定于氢原子在基体中的扩散速率。

对于主要是内部氢脆产生的,要多从严格执行工艺规定着手。

对于环境氢脆,首要的一条是尽量不用高强度材料,村料强度越高,对氢脆越敏感。

减少氢脆的办法大致有以下几个方面:。

氢脆实验目的

氢脆实验目的

氢脆实验目的引言:氢脆是指钢材在高温下与氢气接触后产生的脆性现象。

该现象对于工业生产中的钢材使用具有重要意义,因为它可能导致材料的断裂和失效。

因此,研究氢脆的形成机制和防止措施对于提高钢材的可靠性和安全性具有重要意义。

本实验旨在探究氢脆的形成原因,并通过一系列实验验证不同因素对氢脆的影响。

实验一:氢脆的形成机制氢脆的形成机制主要包括氢的吸附、扩散和聚集等过程。

为了研究这些过程,我们可以采用一种常用的实验方法,即在不同温度下,使钢材与氢气接触一定时间,然后测试其脆性。

通过对比不同条件下的钢材脆性表现,可以推断出氢脆的形成机制。

实验二:温度对氢脆的影响为了研究温度对氢脆的影响,我们可以选择一种合适的钢材样品,将其暴露在不同温度下的氢气环境中,然后进行拉伸试验。

通过测量样品的断裂伸长率和断口形貌,可以评估钢材在不同温度下的脆性程度。

实验结果将为我们提供温度对氢脆的影响规律。

实验三:应力对氢脆的影响应力是另一个可能影响氢脆的因素。

为了研究应力对氢脆的影响,我们可以选择一种合适的钢材样品,施加不同的应力后将其暴露在氢气环境中,然后进行拉伸试验。

通过比较不同应力下的样品断裂伸长率和断口形貌,可以评估应力对氢脆的影响程度。

实验四:材料成分对氢脆的影响钢材的成分也是可能影响氢脆的因素之一。

为了研究材料成分对氢脆的影响,我们可以选择不同成分的钢材样品,将其暴露在相同条件下的氢气环境中,然后进行拉伸试验。

通过比较不同成分钢材的断裂伸长率和断口形貌,可以评估材料成分对氢脆的影响程度。

实验五:氢脆的防止措施在实际生产中,为了避免氢脆对钢材的影响,人们采取了一系列防止措施。

例如,在制造和使用过程中,可以通过控制温度、减少应力、选择合适的材料成分等方式来预防氢脆的发生。

我们可以通过实验验证这些措施的有效性,并总结出一些实用的防止氢脆的方法。

结论:通过以上一系列实验,我们可以深入了解氢脆的形成机制和影响因素,并探索有效的防止措施。

金属氢脆现象产生机理、原因及解决措施详解

金属氢脆现象产生机理、原因及解决措施详解

金属氢脆现象产生机理、原因及解决措施详解在任何电镀溶液中,由于水分子的离解,总或多或少地存在一定数量的氢离子。

因此,电镀过程中,在阴极析出金属(主反应)的同时,伴有氢气的析出(副反应)。

析氢的影响是多方面的,其中最主要的是氢脆。

氢脆是表面处理中最严重的质量隐患之一,析氢严重的零件在使用过程中就可能断裂,造成严重的事故。

表面处理技术人员必须掌握避免和消除氢脆的技术,以使氢脆的影响降低到最低限度。

一、氢脆1、氢脆现象氢脆通常表现为应力作用下的延迟断裂现象。

曾经出现过汽车弹簧、垫圈、螺钉、片簧等镀锌件,在装配之后数小时内陆续发生断裂,断裂比例达40%~50%。

某特种产品镀镉件在使用过程中曾出现过批量裂纹断裂,曾组织过全国性攻关,制订严格的去氢工艺。

另外,有一些氢脆并不表现为延迟断裂现象,例如:电镀挂具(钢丝、铜丝)由于经多次电镀和酸洗退镀,渗氢较严重,在使用中经常出现一折便发生脆断的现象;猎枪精锻用的芯棒,经多次镀铬之后,堕地断裂;有的淬火零件(内应力大)在酸洗时便产生裂纹。

这些零件渗氢严重,无需外加应力就产生裂纹,再也无法用去氢来恢复原有的韧性。

2、氢脆机理延迟断裂现象的产生是由于零件内部的氢向应力集中的部位扩散聚集,应力集中部位的金属缺陷多(原子点阵错位、空穴等)。

氢扩散到这些缺陷处,氢原子变成氢分子,产生巨大的压力,这个压力与材料内部的残留应力及材料受的外加应力,组成一个合力,当这合力超过材料的屈服强度,就会导致断裂发生。

氢脆既然与氢原子的扩散有关,扩散是需要时间的,扩散的速度与浓差梯度、温度和材料种类有关。

因此,氢脆通常表现为延迟断裂。

氢原子具有最小的原子半径,容易在钢、铜等金属中扩散,而在镉、锡、锌及其合金中氢的扩散比较困难。

镀镉层是最难扩散的,镀镉时产生的氢,最初停留在镀层中和镀层下的金属表层,很难向外扩散,去氢特别困难。

经过一段时间后,氢扩散到金属内部,特别是进入金属内部缺陷处的氢,就很难扩散出来。

HIC氢脆原因分析及氢脆名词解释

HIC氢脆原因分析及氢脆名词解释

HIC氢脆原因分析及氢脆名词解释氢脆氢脆是溶于钢中的氢,聚合为氢分子,造成应力集中,超过钢的强度极限,在钢内部形成细小的裂纹,又称白点。

氢脆只可防,不可治。

氢脆一经产生,就消除不了。

在材料的冶炼过程和零件的制造与装配过程(如电镀、焊接)中进入钢材内部的微量氢(10的负6次方量级)在内部残余的或外加的应力作用下导致材料脆化甚至开裂。

在尚未出现开裂的情况下可以通过脱氢处理(例如加热到200℃以上数小时,可使内氢减少)恢复钢材的性能。

因此内氢脆是可逆的。

中文名:氢脆外文名:Hydrogen embrittlement拉丁文名:Hydrogenium embrittlement解释:溶于钢中的氢聚合形态:氢分子作用:超过钢的强度极限1、氢脆的机理学术界还有争议,但大多数学者认为以下几种效应是氢脆发生的主要原因:在金属凝固的过程中,溶入其中的氢没能及时释放出来,向金属中缺陷附近扩散,到室温时原子氢在缺陷处结合成分子氢并不断聚集,从而产生巨大的内压力,使金属发生裂纹.在石油工业的加氢裂解炉里,工作温度为300-500度,氢气压力高达几十个到上百个大气压力,这时氢可渗入钢中与碳发生化学反应生成甲烷.甲烷气泡可在钢中夹杂物或晶界等场所成核,长大,并产生高压导致钢材损伤.在应力作用下,固溶在金属中的氢也可能引起氢脆.金属中的原子是按一定的规则周期性地排列起来的,称为晶格.氢原子一般处于金属原子之间的空隙中,晶格中发生原子错排的局部地方称为位错,氢原子易于聚集在位错附近.金属材料受外力作用时,材料内部的应力分布是不均匀的,在材料外形迅速过渡区域或在材料内部缺陷和微裂纹处会发生应力集中.在应力梯度作用下氢原子在晶格内扩散或跟随位错运动向应力集中区域.由于氢和金属原子之间的交互作用使金属原子间的结合力变弱,这样在高氢区会萌生出裂纹并扩展,导致了脆断.另外,由于氢在应力集中区富集促进了该区域塑性变形,从而产生裂纹并扩展.还有,在晶体中存在着很多的微裂纹,氢向裂纹聚集时有吸附在裂纹表面,使表面能降低,因此裂纹容易扩展.某些金属与氢有较大的亲和力,过饱和氢与这种金属原子易结合生成氢化物,或在外力作用下应力集中区聚集的高浓度的氢与该种金属原子结合生成氢化物.氢化物是一种脆性相组织,在外力作用下往往成为断裂源,从而导致脆性断裂.工业管道的氢脆现象可发生在实施外加电流阴极保护的过程之中:现阶段为了防止金属设备发生腐蚀,一般大型的工业管道都采用外加电流的阴极保护方式,但是这种方式也能引发杂散电流干扰的高风险,可导致过保护,引发防腐层的破坏及管材氢脆。

氢脆现象解释

氢脆现象解释

氢脆现象解释
氢脆现象是指在高强度金属中,如钢和铁合金中,当金属在加工过程中或在使用过程中接触到氢气时,会出现脆性破裂现象。

氢脆的主要解释有三个方面:
1. 氢渗透:氢气在金属中运动并渗透进入金属晶粒中,会导致晶粒边界处的氢浓度升高。

当氢浓度超过金属破裂强度的临界值时,氢在晶粒内部形成气泡,增加了晶体的内部应力和负面应力。

这使得金属变得脆弱,容易发生脆性断裂。

2. 氢吸收:金属表面与氢气发生反应,形成金属与氢的化合物,这种化合物可被金属晶界吸收。

当晶界吸收了大量氢时,会导致晶界的强度减弱,从而引发氢脆现象。

3. 奥氏体转变:某些钢和铁合金的冷加工或焊接过程中会发生奥氏体亚晶的形成。

在奥氏体亚晶中,氢原子可以通过间隙位错或溶质排斥的机制嵌入金属晶体中,从而导致亚晶区域的氢浓度升高。

当氢浓度超过亚晶区的承受能力时,亚晶很容易发生断裂。

为了减少氢脆现象,可以采取以下措施:
1. 预处理:在金属加工或焊接之前,可以对金属进行退火或热处理,以减少在金属中的氢含量。

2. 控制加工条件:在金属加工过程中,控制加工速度、温度和
应变速率,以减少金属中的氢渗透和吸收。

3. 添加抑制剂:在金属中添加特定的元素,如钼、钛、铝等,可以减少氢对金属的吸收和渗透。

4. 使用防脆剂:在金属表面形成一层防脆剂涂层,可以减少金属与氢气的接触,从而减少氢脆现象的发生。

总之,氢脆现象是金属与氢气相互作用的结果,通过控制氢含量和加工条件,以及采取防护措施,可以减少或避免氢脆现象的发生。

金属材料氢脆性及其抗脆研究

金属材料氢脆性及其抗脆研究

金属材料氢脆性及其抗脆研究引言:金属材料作为一种常见的结构材料,具有许多优点,例如强度高、耐腐蚀等。

然而,金属材料在一些特定条件下会出现氢脆性现象,这种现象严重影响了金属材料的力学性能和使用寿命。

因此,研究金属材料的氢脆性及其抗脆性机制具有重要的理论和实际意义。

一、氢脆性的定义及特点氢脆性是指金属材料在含氢环境中易产生裂纹、断裂的现象。

氢脆性的主要特点包括以下几个方面:1. 高敏感性:在一些金属材料中,只需很低的氢含量即可引起氢脆性现象。

2. 急性突变:氢脆性的发生往往是突然的,金属材料的断裂质量远远超过了裂纹扩展过程中吸收的氢。

3. 脆性破坏:氢脆性破坏方式通常是以脆性断裂为主,材料失去了其原有的延展性和变形能力。

二、氢脆性的成因氢脆性的产生与多种因素相关,包括物理因素、化学因素和结构因素:1. 物理因素:金属材料的热处理、冷变形过程中的应力和应变以及稳定相对材料的应力腐蚀等都会影响氢脆性的产生。

2. 化学因素:金属材料中存在的含氢化物、氢溶解度和局部氢浓度等因素都会影响氢脆性。

3. 结构因素:材料的晶格结构、缺陷和杂质等结构因素也与氢脆性的形成密切相关。

三、氢脆性的研究方法为了研究金属材料的氢脆性及其抗脆性机制,研究者们采取了多种方法和手段:1. 实验方法:通过切割、拉伸和冲击等实验方法,研究金属材料在不同条件下的断裂行为,定量分析氢脆性现象。

2. 理论模型:采用原子模拟和分子动力学等理论模型,从微观角度研究金属材料中氢的扩散、聚集和产生裂纹的机制。

3. 表征方法:利用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射等表征方法,观察金属材料中氢的分布和氢致裂纹的形成。

四、抗脆性机制的研究进展为了提高金属材料的抗脆性能,研究者们进行了大量的研究工作,主要包括以下几个方面:1. 合金设计:通过改变金属材料的合金元素和添加剂,提高材料的韧性和抗脆性能。

2. 表面处理:采用化学气相沉积、离子渗碳等表面处理方法,形成均匀的保护层,预防氢的渗透和脱出。

10氢脆的原理是什么

10氢脆的原理是什么

十、氢脆的原理是什么?氢脆是一种氢元素进入金属基体,导致材料的力学性能降低从而在未达到许用条件情况下即发生失效断裂的现象。

氢脆常表现为冲击韧性降低和应力作用下金属材料的延迟断裂,往往因其不可预测性从而造成安全问题和经济损失。

金属材料中的氢来源分为内源氢和外源氢。

内源氢主要来源于金属冶炼过程,在冶炼过程中进入的水在高温状况下分解以及废钢表面附着的铁锈,都可引入内源氢。

外源氢一般来源于H、HS等气体与金属交互作用中产生的氢原子,由于氢原子尺寸很小,当其吸附在大多数金属表面时,在浓度差的驱动力下会扩散进金属基体。

氢原子渗人材料内部品格中,可在金属内部扩散,并聚集于金属内部的空穴、位错、第二相粒子和夹杂物等缺陷周围。

金属内部的氢可在一些缺陷处重新结合成H分子,并在金属内部形成强大的氢气压,造成金属内部裂纹的形成。

另外,氢也会聚集在裂纹尖端的塑性区,使裂纹扩展的阻力大大降低。

一般来说,钢强度越高,位错、空穴、第二相等缺陷数量就越多,越容易受到氢脆的响。

氢脆发生的机理主要包括高压氢气理论、晶格脆性理论、位钱理论等多种理论。

氢脆可能会导致一些突发性的事故,造成经济财产损失,危及生命安全,是氢能产业实现安全生产重要的隐患之一。

在氢能产业中,储氢容器、输氢管道、氢压缩机、接触氢气的管件等均可能产生氢脆现象,从而造成危险。

尤其是高压钢制容器、高压长输管道及相关管件一般选择高强度钢,而钢强度越高,越容易发生氢脆风险,对容器和管道的寿命影响越大。

氢脆只能预防,氢一旦进入金属材料内部,造成材料的性能损伤不可避免。

避免氢脆发生的一种办法是采用不易发生氢脆的材料,比如采用塑料作为储氢容器内胆,采用不易产生氢脆的低强度钢材作为低压输氢管道的材料。

采用阻氢涂层或者进行材料组织改良也是防止氢脆的技术手段。

核工业中,已通过阻氢涂层作为氢扩散进基体的屏障,来防止零件因氢脆失效。

在石油行业里,一般通过热处理等工艺制备X系列管线钢等氢脆敏感低的钢材。

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HIC 的类型
1、 氢气压力引起的开裂
溶解在材料中的H 在某些缺陷部位析出气态氢H 2(或与氢有关的其它气体),当H 2的压力大于材料的屈服强度时产生局部塑性变形,当H 2的压力大于原子间结合力时就会产生局部开裂。

某些钢材在表面酸洗后能看到象头发丝一样的裂纹,在断口上则观察到银白色椭圆形斑点,称为白点。

白点的形成是氢气压力造成的。

钢的化学成分和组织结构对白点形成有很大影响,奥氏体钢对白点不敏感;合金结构钢和合金工具钢中容易形成白点。

钢中存在内应力时会加剧白点倾向。

焊接件冷却后有时也能观察到氢致裂纹。

焊接是局部冶炼过程,潮湿的焊条及大气中的水分会促进氢进入焊接熔池,随后冷却时可能在焊肉中析出气态氢,导致微裂纹。

焊接前烘烤焊条就是为了防止氢致裂纹。

2、氢化物脆化
许多金属(如Ti 、Zr 、Hf 、V 、Nb 、Ta 、稀土等)能够形成稳定的氢化物。

氢化物属于一种脆性相,金属中析出较多的氢化物会导致韧性降低,引起脆化。

3、氢致滞后断裂
材料受到载荷作用时,原子氢H 向拉应力高的部位扩散形成H 富集区。

当H 的富集达到临界值时就引起氢致裂纹形核和扩展,导致断裂。

由于H 的扩散需要一定的时间,加载 后要经过一定的时间才断裂,所以称为氢致滞后断裂。

氢致滞后断裂的外应力低于正常的抗拉强度,裂纹试件中外加应力场强度因子也小于断裂韧度。

氢致滞后断裂是可逆的,除去材料中的氢就不会发生滞后断裂。

即使在均匀的单向外加应力下,材料中的夹杂和第二相等结构不均匀处也会产生应
力集中,导致氢的富集。

设应力集中系数为α,则σh =ασ,应力集中处的氢浓度为:
式中,C H -合金中的平均氢浓度;V H -氢在该合金中的偏摩尔体积(恒温、恒压下加入 1 摩尔氢所引起的金属体积的变化)。

若氢的浓度达到临界值C th 时断裂,对应的外应力即为氢致滞后断裂的门槛应力σth ,即:
•若σ
th 裂;
• 若σ>σth ,经过时间 t f 后,发生断裂,且应力越大,滞后断裂时间越短。

氢脆的特征
1、延滞断裂
不管是原来钢中含有一定量的氢或是后来由于环境提供的氢,其氢含量并未超过氢的溶解度极限,即氢处于固溶状态时,那么在较低的静载荷作用下,钢将发生低速的应变,最后发生脆断。

这种钢在低应力作用后,经过一段孕育期,在内部产生裂纹,这种裂纹在应力作用下进行亚临界扩展,当达到临界裂纹长度时,发生突然脆性断裂。

这种断裂称为延滞断裂,如右图所示。

右图所示的延滞断裂应力-时间曲线的形状和含义与一般疲劳的S-N曲线相似,故有时也称为静疲劳曲线。

曲线上存在一个上限应力,即正常拉伸速度下得到的断裂应力。

若应力超过此上限值,钢立即产生断裂;曲线上也存在一个下限应力,即应力低于此值后,加载时间再长也不发生断裂,该值称为延滞断裂(氢脆)的临界应力,以σHC表示。

;在上、下限应力之间,裂纹的孕育期和扩展速度基本相同。

充氢高强度钢在静载作用下延滞断裂应力-时间曲线
2、断裂形态
1)宏观特征
钢出现氢脆时,由于塑性下降,故宏观断口比较齐平,裂纹源大多在表皮下三轴拉应力最大处。

对于缺口试样,缺口半径大时,断裂源远离缺口,半径小时,则靠近缺口,如右图所示。

充氢的缺口拉伸试样受静拉力后的纵剖面
2)微观特征
钢的氢脆断口没有固定的微观特征,它与裂纹前沿的应力场强度因子K及充氢浓度C H有关。

下图示意地绘出了含氢高强度钢在不同K值下的断裂方式,当K较大时,可以韧窝形式开裂;当K降低时,转变为解理或准解理断裂;当K较小时,才会出现沿晶断裂。

含氢高强度钢在不同应力场强度因子K下的断裂方式
(a)高K值的韧窝断裂;(b)中K值的解理或准解理断裂;(c)低K值的沿晶断裂一般来说,在相同K值下,充氢浓度愈高,倾向于向解理及沿晶断裂方式过渡。

此外,氢脆断口的一个重要特征是很少有沿晶的二次裂纹,垂直于主裂纹面作金相检查时,主裂纹两侧一般没有分叉现象。

HIC机制
氢导致氢脆必须有三个步骤:一是氢的进入;二是氢在金属中的迁移;三是氢的局部化。

因此氢脆的过程可示意地归结于下图中。

资料指出[1]胡世炎. 机械零件失效分析手册[M] . 成都:四川科技出版社,1987.
,进入金属内部的氢以固溶氢的形式存在,而不再进行任何化学反应,少量的氢就可引起氢脆,对一般中强度钢w (H) 3 ×10- 6 左右、高强度钢w (H) 大于1 ×10- 6 就足以导致氢脆
三种典型的HIC机制
•内压模型
—氢在金属中以分子态析出,产生的压力使金属在内部缺陷处发生弱化导致氢脆。

该模型在解释某些合金钢中的白点和焊接冷裂等现象较成功,但不能解释氢致塑性损失和氢致滞后断裂的可逆性。

•表面吸附模型
—氢在裂纹面上吸附使表面能降低,从而降低了裂纹扩展时的阻力。

该模型对延性很好的金属不适用,因为在延性金属中,裂纹扩展的阻力主要来自于裂纹尖端塑性区的塑性变形功,表面能的贡献很少。

•结合键模型
—氢溶入金属晶格后使原子间结合力降低,使得在较低的应力下原子键断裂,从而使微裂纹易形核、扩展。

3.氢脆试验方法
了解氢渗入金属后引起材料机械性能发生变化的试验方法通常有两种。

一种是拉伸试验法,另一种是弯折试验法。

拉伸试验法是将与锅炉热交换管化学成分和金相组织完全相同的钢棒,加工成标准拉伸试样,用材料试验机慢速将试样拉断,测量断口处断面的直径,计算出该试样未受氢影响时的断面收缩率,计算公式如下:
式中:ψ——金属材料的断面收缩率[%];
D0——标准拉伸试样的直径(试验段)[毫米];
D1——拉伸后试样断口的直径[毫米]。

再将另一些同样的样品放入添加有缓蚀剂的酸溶液中进行腐蚀试验,一般为1~2小时后,取出样品很快洗净、擦干(不得加热)再到材料试验机上以同样的速度将试样拉断,求出在酸液中腐蚀后的试样的断面收缩率。

根据试验前后断面收缩率的变化来判断氢脆发生的大小。

可以用氢脆系数这一指标来定量表示,氢脆系数是金属在该条件下发生氢脆程度的表征,计算公式如下:
式中:η——氢脆系数[%];
ψ0——腐蚀试验前样品的断面收缩率[%];
ψ1——腐蚀试验后样品的断面收缩率[%]。

一般,η小于20%,可以认为是安全的,大于20%则被认为有明显氢脆现象发生,数值越大则氢脆现象越严重。

这种缓蚀剂的使用就值得慎重考虑。

进行这个实验时必须注意,从酸中取出试样后,要迅速处理,并立即在材料试验机上以慢的速度拉断,中间间隔时间不宜过长。

因为渗入金属中的氢是可逆的,这段时间一长,已经渗入金属内部的氢还会跑出,使原来已经变得比较脆的试样还可以得到一定程度上的恢复。

如果腐蚀试验后,不能立即进行拉伸时,必须将试样在低温下保存。

最好是在-10℃的盐-冰体系中保存,但不能够直接同水接触。

检查氢脆的另一个方法是弯折法。

弯折试验是在一个能够将试样固定,并准确向两个方向做180°或90°弯折的机器上进行的。

试样的材料一般选用对氢脆更敏感的高强度弹簧钢丝,截成10厘米一段作为实验样品。

高强度弹簧钢丝的强度比一般锅炉用钢高许多,在一般情况下,氢脆发生的敏感性是与材料的强度成正比的。

如果在钢丝上观察不到氢脆现象的发生,那么对于锅炉用钢则可以认为是安全的,这就是我们选用弹簧钢丝的原因。

实验程序同拉伸法基本相同,分别求出在酸中腐蚀和未腐蚀的样品弯断时的弯折次数,根据弯断次数的变化可以判断钢丝发生氢脆的程度,腐蚀后弯断的弯折次数越少,说明氢脆现象越严重,和未腐蚀一样或仅仅减少1~2次,则说明氢脆现象不严重。

这种方法是检查缓蚀剂抑制渗氢能力的比较简便的方法。

但是,它的精度与重现性比拉伸法要差一些。

我们可以用重复多次试验取平均值的方法来克服这一缺点。

由于试验简单,重复试验是很容易进行的。

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