Fe-3％Si单晶氢致解理断裂研究

用Fe-3％Si单晶试样对氢致解理断裂进行了研究。结果表明,Fe-3％Si单晶缺口试样在空气中拉伸时一般不发生解理,但在动态充氢条件下,即使室温慢加载也能产生解理断裂。对于Ⅰ+Ⅱ复合型试样,氢致裂纹并不沿断裂力学预示的开裂角扩展,而是沿解理面扩展,即氢促进了解理断裂。无论Ⅰ型还是复合型,氢致解理裂纹的da/dt—KⅠ曲线都由三个阶段组成,但Ⅰ型试样da/dt的平台值明显地比复合型的高。用各向异性断裂力学计算了作用在裂纹前各滑移系上的分切应立力,并配合断口观察确定了解理裂纹形核机理。研究了氢的促进作用。     

氢致Fe-3％Si沿晶界解理断裂

沿晶断裂是氢致开裂的一个重要方式.有人在氢致沿晶断口上观察到大量塑性变形,因而认为氢促进沿晶断裂是氢促进局部塑性变形的结果.但也有人认为是由于氢降低了晶界原子问的结合力造成的。用高压电镜进行动态观察的结果表明,Fe 和 Ni 中氢致沿晶界断裂实际上是由于晶界附近高度塑性变形引起的沿晶界附近的滑移面开裂.我们的工作表明,氢能够促进位错的增殖和运动.对于 Fe-3%Si 单晶体,氢能够促进由于位错运动和反应引起的沿{001}面解理。     

HYDROGEN INDUCED INTERGRANULAR CLEAVAGE IN Fe-3%Si ALLOY

<正> 沿晶断裂是氢致开裂的一个重要方式.有人在氢致沿晶断口上观察到大量塑性变形,因而认为氢促进沿晶断裂是氢促进局部塑性变形的结果.但也有人认为是由于氢降低了晶界原子问的结合力造成的。用高压电镜进行动态观察的结果表明,Fe 和 Ni 中氢致沿晶界断裂实际上是由于晶界附近高度塑性变形引起的沿晶界附近的滑移面开裂.我们的工作表明,氢能够促进位错的增殖和运动.对于 Fe-3%Si 单晶体,氢能够促进由于位错运动和反应引起的沿{001}面解理。     

一种含Re单晶高温合金的拉伸断裂行为

研究了Re对单晶高温合金拉伸、持久性能的影响及含Re单晶的拉伸断裂特征。拉伸性能试样采用[001]取向单晶制备，应力轴方向平行于单晶[001]取向，采用扫描电镜观察断口形貌。实验结果表明：Re的加入降低了单晶短时拉伸延伸率，但能提高单晶的高温持久断裂延伸率；含Re单晶室温拉伸表现为滑移开裂特征；高温拉伸断裂失效机制为变形不均匀的蠕变断裂；高温持久断口表现为典型的塑性断裂特征，变形均匀。     

不锈钢Ⅱ型试样的应力腐蚀和氢致开裂

研究了奥氏体不锈钢(1Cr18Ni9Ti)Ⅱ型试样的应力腐蚀和氢致开裂。实验表明,该试样在沸腾MgCl_2溶液中能产生应力腐蚀,裂纹形核门槛值为K_(ⅡSCC)/K_(ⅢX)=0.16。但裂纹并不在缺口面的最大剪应力处(θ=80°)形核,而是在最大正应力处(θ=-110°)形核,并指向正应力的法线方向。该试样动态充氢时能发生氢致开裂,其门槛值K_(ⅡH)/K_(ⅡX)=0.59,远比应力腐蚀的值要高,当K_Ⅱ较高时,氢致裂纹在最大剪应力处形核。当K_Ⅱ较低时,则在最大三向应力处(θ=-110°)形核。应力腐蚀是解理断口,且与K_Ⅱ无关。而氢致开裂断口则与K_Ⅱ有关,K_Ⅱ较高时是分布有二次裂纹的剪切韧窝断口,K_Ⅱ较低时则是准解理断口。     

14Cr17Ni2钢制螺栓的断裂原因分析

利用光学显微镜、扫描电镜分别观察了14Cr17Ni2钢制断裂螺栓的显微组织和断口形貌。同时,采用常规拉伸和慢应变速率拉伸试验分别对断裂螺栓的常规力学性能和氢脆敏感性进行了检测和评价。结合有限元分析,对14Cr17Ni2钢制螺栓发生断裂的原因和机理进行了探讨和分析。结果表明,14Cr17Ni2钢制螺栓的断口特征属于沿晶+穿晶准解理脆性断口,慢应变速率拉伸试验结果显示14Cr17Ni2钢制断裂螺栓存在氢致延迟断裂风险,14Cr17Ni2钢制螺栓在使用工况下发生阴极析氢型应力腐蚀现象,钢中氢含量较高。断裂螺栓基体中氢含量及有限元模拟结果侧面阐释了14Cr17Ni2钢制螺栓发生氢致延迟断裂的根本原因。     

X80 管线钢在酸性环境下的氢致开裂行为研究

目的研究X80管线钢在我国典型酸性环境(鹰潭土壤模拟溶液)下的氢致开裂行为。方法采用电化学动电位扫描技术、慢应变速率拉伸实验和扫描电镜技术,分析氢在X80管线钢中的渗透行为、材料的放氢行为、电化学充氢对材料拉伸性能的影响以及材料断口的形貌。结果通过氢渗透实验测得,在室温下,氢在X80管线钢中的的氢扩散通量J∞=7.31×10-11mol/(cm2·s),有效扩散系数Deff=5.36×10-8cm2/s,可扩散氢浓度C0=7.64×10-5mol/cm3。钢中的氧化铝类非金属夹杂及表面点蚀坑促进了氢致裂纹的萌生,充氢后试样发生穿晶断裂。随着充氢时间的增加,断口由韧性断裂转变为脆性断裂,氢致开裂敏感性增高。结论 X80管线钢在我国典型酸性环境下(鹰潭土壤模拟溶液)具有较高的氢致开裂敏感性。     

CO_3~(2-)-HCO_3~-溶液中X80管线钢焊接接头的应力腐蚀开裂分析

采用慢应变速率试验(SSRT)、扫描电镜(SEM)观察研究了国产X80管线钢焊接接头在0.5mol/LNa2CO3 1mol/LNaHCO3溶液中的应力腐蚀开裂(SCC)敏感性。结果表明,拉伸试样全部断裂在焊缝或热影响区。在所研究的电位区间,拉伸试样随着外加电位正向增加,断面收缩率、断裂时间和断后伸长率增加,而断口部位的裂纹平均扩展速率减小,SCC敏感性降低。试样断口形貌在阴极电位条件下呈准解理断裂,在自腐蚀电位和阳极电位条件下,焊缝试样断口主要是韧性断裂。应力腐蚀机理可以用阳极溶解理论和氢致破裂来解释。     

CO32--HCO3-溶液中X80管线钢焊接接头的应力腐蚀开裂分析

采用慢应变速率试验(SSRT)、扫描电镜(SEM)观察研究了国产X80管线钢焊接接头在 0.5 mol/L Na2CO3 1 mol/L NaHCO3 溶液中的应力腐蚀开裂(SCC)敏感性.结果表明,拉伸试样全部断裂在焊缝或热影响区.在所研究的电位区间,拉伸试样随着外加电位正向增加,断面收缩率、断裂时间和断后伸长率增加,而断口部位的裂纹平均扩展速率减小,SCC敏感性降低.试样断口形貌在阴极电位条件下呈准解理断裂,在自腐蚀电位和阳极电位条件下,焊缝试样断口主要是韧性断裂.应力腐蚀机理可以用阳极溶解理论和氢致破裂来解释.     

奥氏体不锈钢应力腐蚀和氢致开裂的机理

通过金相跟踪观察、力学测量及断口分析,研究了奥氏体不锈钢氢致开裂和应力腐蚀的机理.结果表明,无论是不稳定型(321)还是稳定型(310)奥氏体不锈钢,电解充氢时先产生塑性变形,当它发展到临界状态时就导致氢致裂纹的形核.但在42%MgCl_2沸腾溶液中应力腐蚀时,裂纹的形核和滞后塑性变形无关.两种(321)輿氏体不锈钢应力腐蚀的门槛值K_(ISCC)远比严重充氢时氢致开裂的门槛值K_(IH)要低.两者的断口形貌也不同,应力腐蚀是解理断口,且和K_I无关.而氢致开裂断口和K_I有关,K_I高是韧窝,K_I低则获得准解理断口.实验表明,氢在奥氏体不锈钢应力腐蚀(沸腾MgCl_2介质)过程中并不起主要作用.     

MECHANISM OF SLOW CRACK GROWTH AND STRESS CORROSION CRACKING IN AUSTENITIC STAINLESS STEEL

通过金相跟踪观察、力学测量及断口分析,研究了奥氏体不锈钢氢致开裂和应力腐蚀的机理.结果表明,无论是不稳定型(321)还是稳定型(310)奥氏体不锈钢,电解充氢时先产生塑性变形,当它发展到临界状态时就导致氢致裂纹的形核.但在42%MgCl_2沸腾溶液中应力腐蚀时,裂纹的形核和滞后塑性变形无关.两种(321)輿氏体不锈钢应力腐蚀的门槛值K_(ISCC)远比严重充氢时氢致开裂的门槛值K_(IH)要低.两者的断口形貌也不同,应力腐蚀是解理断口,且和K_I无关.而氢致开裂断口和K_I有关,K_I高是韧窝,K_I低则获得准解理断口.实验表明,氢在奥氏体不锈钢应力腐蚀(沸腾MgCl_2介质)过程中并不起主要作用.     

电化学充氢对X80管线钢在鹰潭土壤模拟溶液中应力腐蚀行为的影响

采用电化学技术、慢应变速率拉伸实验和扫描电镜(SEM)对电化学充氢后的X80管线钢在鹰潭土壤模拟溶液中的应力腐蚀行为进行了研究。结果表明：X80管线钢静态充氢后在鹰潭土壤模拟溶液中具有较高的应力腐蚀(SCC)敏感性,其断口模式为穿晶断裂;随着电化学充氢时间的延长,氢致塑性损失不断增加,拉伸断口由韧窝状韧性断口向脆性解理断口发展,SCC敏感性增大;电化学充氢促进了点蚀坑的萌生,点蚀坑和第二相夹杂是SCC裂纹萌生的重要原因。     

钨和钨合金的解理断裂问题

在室温下钨的脆性断裂的特点是同时出现沿晶界面开裂和穿晶解理开裂两种类型。为了改善钨的延性,探讨这两种类型脆性断裂的控制因素是十分重要的。应用断口金相方法对断裂表面的微观形貌进行仔细的观察和分析。通常可以帮助我们直接发现有关断裂的起源和断裂过程的一些控制因素。根据对钨单晶断裂扩展规律的研究结果表明:在拉伸应力状态下,钨单晶的断裂扩展是具有一定结晶学方向性的性质,并与断裂温度有关。在77°K温度下,钨单晶发生破坏性迅速扩展的(001)面解     

HYDROGEN INDUCED DELAYED CRACKING IN STABLE AUSTENITIC STAINLESS STEELS

用单边裂纹恒载荷试样研究了三种奥氏体不锈钢(18-8,310,K-55)充氢后的氢致滞后开裂行为。三种钢在恒载荷下充氢都出现滞后断裂,其门槛值分别约为K_(IH)/K_c=0.55,0.70和0.80,如果预先充氢再在空气中加载,也能产生氢致滞后开裂,如充氢后除气,则不能,这就表明,无论是不稳定型(18-8)还是稳定型(310,K-55)奥氏体不锈钢都能产生氢致滞后开裂。18-8钢充氢时能发生马氏体相变,从而促进氢致开裂过程,其K_(IH)/K_c比不产生马氏体的310和K-55要低。 所有奥氏体不锈钢的氢致滞后断口形貌都和K_I有关。当滞后断裂的K_I较大时是韧性断口,K_I较小时则是脆性断口。     

稳定型奥氏体不锈钢的氢致滞后开裂

用单边裂纹恒载荷试样研究了三种奥氏体不锈钢(18-8,310,K-55)充氢后的氢致滞后开裂行为。三种钢在恒载荷下充氢都出现滞后断裂,其门槛值分别约为K_(IH)/K_c=0.55,0.70和0.80,如果预先充氢再在空气中加载,也能产生氢致滞后开裂,如充氢后除气,则不能,这就表明,无论是不稳定型(18-8)还是稳定型(310,K-55)奥氏体不锈钢都能产生氢致滞后开裂。18-8钢充氢时能发生马氏体相变,从而促进氢致开裂过程,其K_(IH)/K_c比不产生马氏体的310和K-55要低。所有奥氏体不锈钢的氢致滞后断口形貌都和K_I有关。当滞后断裂的K_I较大时是韧性断口,K_I较小时则是脆性断口。     

预热温度对12Cr10Co3W2Mo耐热钢焊接冷裂纹敏感性的影响

采用插销试验进行了12Cr10Co3W2Mo耐热钢在室温以及预热100,200和300℃条件下焊接接头粗晶区临界断裂应力试验研究,测试了热影响区最高硬度,观察了粗晶区微观组织,并对插销试样断口进行了扫描电镜观察.结果表明,随着预热温度升高,临界断裂应力呈线性增加趋势;热影响区最高硬度出现在粗晶区,该区域组织为板条马氏体,随着预热温度升高,粗晶区硬度呈小幅下降趋势;在各预热温度下,插销试样起裂区断口均呈解理+准解理氢致开裂特征,随着预热温度提高,氢致开裂的断口特征逐步消失.     

OCrNi4Mo钢的氢脆特性及其铸造的大型水轮机叶片氢脆安全性的评价

作者对铸态和锻态OCr13Ni4Mo钢试样进行了电解充氢后的拉伸及延迟破坏试验。结果表明:该钢具有可逆的氢脆倾向,且随氢含量增加,断口按D(韧窝)-QC(准解理)-IG(沿晶)的顺序变化,发生延滞破坏的应力强度因子门槛值KIH与平均氢含量Co的对数值成线性关系;铸态比锻态的氢致延迟开裂的敏感性要小;在残氢量≤10ppm时,对12．5万KW水轮机铸造叶片的氢致开裂安全性进行了估算。     

力作用方式对定向CuAl合金马氏体相变的影响

采用真空熔炼、氩气保护下拉式连续定向凝固方法制备不同取向马氏体Cu-12%Al(质量分数)合金线材。通过测试线坯拉伸和压缩力学性能,研究了力的作用方式对定向CuAl合金马氏体相变和力学性能的影响,并分析变形前后线坯的物相。结果表明:马氏体母相取向为[001]的线坯拉伸变形和压缩变形真应变分别为24.4%和14.7%,相应断口表现为韧性断裂和解理断裂;马氏体母相取向为[110]的线坯拉伸变形和压缩变形真应变分别为0.09和0.809,相应断口表现为准解理断裂和韧性断裂。取向为[001]线坯拉伸变形或取向为[110]线坯压缩变形均会发生由β1′马氏体转变为β1′马氏体,转变机制为Bain转变;取向为[110]线坯拉伸变形或取向为[001]线坯压缩变形均会发生由β1′马氏体转变为β1′马氏体。取向为[110]线坯压缩变形时会发生单滑移或者双滑移塑性变形,具有较好的塑性变形能力。     

车轮钢中的白点及其断口形貌研究

研究了车轮钢中白点的形成过程，制备了白点（氢压裂纹）的真实断口，并与含白点试样的各种断口进行了对比．结果表明，先形成氢鼓泡，然后从鼓泡壁产生微裂纹，它们互相连接形成白点．白点断口和含白点试样的断口概念不同，前者为准解理，与氢致滞后开裂断口相同；后者则依赖断裂方式和试样厚度．钢中白点除了产生二次裂纹外，对各种断口形貌均无影响．车轮钢的滞后断裂由原子氢引起，与白点无关．     

回火温度对30CrMnSiA钢氢致延迟断裂行为的影响

采用恒载荷缺口拉伸试验和慢应变速率拉伸试验研究了30CrMnSiA钢在不同回火温度下的氢致延迟断裂行为。结果表明,随着回火温度的提高,实验钢的延迟断裂抗力逐渐提高,510℃回火时可获得良好的耐延迟断裂性能。实验钢在充氢前的断裂机制为准解理+少量韧窝断裂,且随着回火温度的升高,断口中韧窝断裂的比例增加;实验钢在充氢后或在腐蚀液中加载时,350℃和400℃回火试样的断裂机制转变为氢致沿晶断裂,510℃回火试样的断裂机制则未发生变化。