常见失效形式以及特征和诊断腐蚀疲劳断裂等培训课件

高浓度自发形成氢化物 应力感生氢化物
4、氢致延滞断裂 （高强钢或α-β Ti合金）
-100~150℃ 慢速加载 显著降低延伸率、断面收缩率 裂纹路径与应力有关
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氢脆的评定
采用氢脆敏感性表示或者da/dt—Kith曲线表示
I 0 100%
0
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三、腐蚀疲劳断裂
1、定义：在腐蚀介质和循环应力共同作用下的一种失 效形式。
叠加模型 竞争模型
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2、腐蚀疲劳损伤的特点
a、表面受到腐蚀破坏，断口有较多的二次裂纹、 腐蚀坑和锈斑特征。
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3、氢脆失效的类型、特征以及评定
根据氢存在方式以及氢与金属作用方式，氢脆理论包 括：氢压理论、氢化理论、减聚理论
氢脆失效的类型
1、白点：也称为发裂。由于含有过量的氢造成。在
断口上可见银白色椭圆形斑点。在钢的纵向剖面上呈 现发纹状。可以通过精炼除气、锻后缓冷或等温退火 以及加入稀土和微量元素消除。
分别为不含氢和含氢试样的断面收缩率
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4、 防止氢脆的措施
1、环境因素 切断氢进入金属内途径。
表面涂层
加入抑制剂
电镀酸洗后及时去 氢
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2、力学因素
避免产生残余拉应力
3、材料因素
•尽量避免在含氢介质中使用高强度钢 •制定正确工艺，避免出现氢脆敏感性的组织 •细化晶粒，提高抗氢脆能力
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波纹管表面腐蚀形态
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b．微观形貌及断口特征
（1）裂纹走向 扩展路径有穿晶的、沿晶的 或二者混合的。
易平面滑移的材料倾向于穿晶断裂；易发生交错 滑移的金属材料更倾向于沿晶断裂。
b、腐蚀疲劳断口的疲劳条纹，因腐蚀而较模糊。
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c、碳钢和铜合金的腐蚀疲劳断口多为沿晶断 裂，奥氏体不锈钢和镁合金断口为穿晶断裂。
d、腐蚀疲劳电子断口上，经常可观察到腐 蚀坑，泥裂花样以及腐蚀产物。
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c、延迟断裂 速度介于均匀腐蚀速度与快
速机械断裂速度之间。
d、拉应力:包括外加拉应力和残余拉应力
通常存在应力腐蚀断裂的临界应力
e、特定介质：
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3、应力腐蚀评定方法
恒定应力下的断裂时间tf，或者指定时间内发 生应力腐蚀断裂的最低应力σSCC以及应力腐蚀的 门槛应力。 评定应力腐蚀的断裂力学参量为指定时间内应力 腐蚀的界限应力强度因子KISCC 。
2、氢的来源：
（1）熔炼过程中，水分和油垢在高温下分解 （2）机加工中（酸洗、电镀）引入。
（Hale Waihona Puke Baidu）有氢环境中服役引入。
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3、氢的存在方式：
（1）间隙固溶；
（2）以氢分子扩散聚集在空洞或裂纹处。
（3）和过渡族、稀土金属、碱土金属元素作用， 以氢化物形式存在。
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2、氢蚀：与碳化合，生成CH4 ，产生高压,导致钢的
塑性降低。呈沿晶断裂，在〉200 ℃ 以上出现。通过
减碳加合金（Ti、V）消除。
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3、氢化物致脆：
纯Ti、V、Nb、锆 （Zi）合金
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腐蚀断口表面的准解理（韧窝）特征
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6、防止应力腐蚀开裂的措施
（1）合理选材：针对零件所受的应力和使用条件选 用耐应力腐蚀的材料： •在接触氨的环境中避免用铜的合金 •在高浓度氯化物介质，考虑氯对镍的腐蚀。 在选材时，尽可能选用应力腐蚀界限强度因子KISCC高 的材料。
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(2)减少或消除零件中的残余拉应力
•设计上尽可能减小零件的应力集中 •工艺上加热冷却均匀，必要时采用退火工 艺消除内应力 •采用喷丸处理或者表面热处理，在零件表 面产生一定的残余压应力。
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4、应力腐蚀开裂的形貌
a．宏观形貌及断口特征
呈现脆性断裂的特征 起源于表面膜层的缺陷处，颜色比较深；外 表面及裂缝内壁的腐蚀程度轻,裂纹深而窄。
主裂纹上常大量分叉，并在大致垂直于应力 方向上连续扩展，有强烈的方向性
失稳扩展区没有腐蚀产物覆盖；呈现过载断 裂的特征
碳钢及低合金钢、铬不锈钢、铝、钛、镍等多为沿 晶的；奥氏体不锈钢则多为穿晶的.
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（2）特征花样：河流花样、扇形花样、羽毛 状花样、鱼骨花样、准解理等
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3、提高腐蚀疲劳抗力的措施 a、表面感应淬火，提高表面层的强度。
b、喷丸或表面滚压，造成表面压应力，提 高表面层的强度。
c、表面化学热处理。渗碳、氮化、氰化 以及渗Cr、渗碳化铬，提高腐蚀疲劳抗力。
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（3）改善介质条件
•采用净化方式，减少或消除应力腐蚀开裂的有 害化学离子 •添加缓蚀剂。
（4）采用电化学保护。
（5）在设计中对应力进行控制。
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二、氢脆失效
1 定义：在氢（>0.0001w%）和应力共同作用下使
金属材料的塑性、韧性下降的一种现象。