热冲压钢B1500HS的氢脆现象试验研究

基于电化学充氢原理搭建氢脆试验平台,开展渗氢热冲压钢的慢应变速率拉伸试验,研究热冲压钢B1500HS的氢脆现象。对比分析了含氢热冲压钢与原始热冲压钢的力学性能、断裂形式及断口形貌等差异,并讨论了充氢时间、电流密度参数对热冲压钢氢脆现象的影响。结果表明,热冲压钢充氢后力学性能显著下降,强度最高下降65. 6%,塑性损失达95. 1%;原始热冲压钢拉伸断口成韧窝状,而渗氢热冲压钢断口成准解理状,渗氢后热冲压钢的断裂形式发生了由韧性到脆性断裂的转变;随着充氢时间的增加,热冲压钢的力学性能先降低,随后略有增加;而随着电流密度的增大,热冲压钢的强度和伸长率逐渐降低,在一定时间后趋于稳定。     

应变速率对预充氢DP780钢氢脆敏感性的影响

利用电化学预充氢和慢应变速率拉伸实验研究了不同应变速率(10-4、10-5和10-6 s-1)条件下DP780钢的氢脆敏感性.结果 表明,随应变速率降低,材料的氢脆敏感性增强,但其变化幅度与初始预充氢状态有关.当预充氢电流密度较小时,充氢量少且钢中无初始氢致裂纹,随应变速率降低,更多氢原子可扩散至试样心部应力集中处,导...     

热冲压高强钢不同充氢时间下的氢浓度计算及其与氢脆层关系研究

分别通过理论公式及有限元模拟,计算了热冲压高强钢B1500HS在不同充氢时间下的氢浓度分布,并通过微观形貌观测,分析了同一条件下的氢脆层特征。计算结果显示:随着充氢时间的增加,热冲压钢中氢的扩散距离和高氢浓度分布区面积增大;同时,热冲压钢力学性能显著下降,拉伸断口呈现明显的脆韧分区现象,且充氢时间越长,脆性区深度越大。对比分析氢浓度分布和拉伸断口的脆韧分区结果发现:只有氢浓度达到某临界值,才会出现光滑的脆性区,低氢浓度区域依旧保持韧性断裂的特征。     

热轧超高强度复相钢的氢脆敏感性

通过电化学充氢和升温脱氢分析(TDS)试验,研究了热轧超高强度复相钢M950的氢逸出行为和氢陷阱类型。利用慢应变速率拉伸(SSRT)试验,研究了M950钢的氢脆敏感性,并采用场发射扫描电镜(FESEM)分析了拉伸断口的微观形貌。结果表明,试验钢的氢陷阱激活能为15.0 kJ/mol,该钢的主要氢陷阱为晶界。随着电化学充氢时间的延长,试验钢氢含量逐渐增加,塑性明显下降,但抗拉强度下降幅度较小;拉伸断口形貌由微孔聚集型韧性断裂向准解理、沿晶脆性断裂过渡。     

应变速率对充氢SA508-III钢氢脆敏感性的影响

采用高温高压气相热充氢方法将氢充入SA508-III钢,通过比较不同应变速率充氢钢的拉伸变形行为,考察氢对SA508-III钢氢脆敏感性的影响。结果表明,随应变速率降低,钢的屈服强度增加幅度减小,而钢的氢脆敏感性增强。钢的氢脆主要取决于氢与位错的相互作用,当应变速率高于5.21×10~(-3)s~(-1)时,柯氏氢气团的迁移速率跟不上位错的滑移速率,氢对位错源开动的阻碍作用增强,因而屈服强度增加幅度加大。当应变速率低于5.21×10~(-3)s~(-1)时,柯氏氢气团随可动位错一同运动,此时氢对位错源开动阻碍作用减弱,因而屈服强度增加幅度减小,但位错可将氢传递到碳化物与基体界面处,造成局部氢浓度升高,形成氢致裂纹,裂纹扩展进入铁素体基体内形成准解理断裂,故SA508-III钢的氢脆敏感性增加。保持SA508-III钢低氢脆敏感性的最大应变速率为5.21×10~(-3)s~(-1)。     

阴极保护电位对稠油输送管道氢脆敏感性影响的研究

采用慢应变速率拉伸(SSRT)实验,结合断口形貌分析,研究了在稠油输送模拟工况下不同阴极保护电位对Q235钢和L450钢氢脆敏感性的影响。结果表明,Q235钢的氢脆敏感性高于L450钢的。随着阴极保护电位负移,Q235钢和L450钢断口形貌逐渐由韧窝型韧性断裂向解理断裂转变,断面收缩率和断面收缩率损失系数增大,氢脆敏感性逐渐增加。在此工况条件下,Q235钢的最大保护电位应正于-1200 m V,L450钢最大保护电位应正于-1400 m V。     

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。     

EH36钢的氢陷阱及氢脆敏感性

采用氢渗透测试、慢拉伸试验等研究手段,探究EH36钢表面、1/4和1/2厚度处的氢陷阱、氢扩散系数及氢脆敏感性。结果表明,表面及1/4厚度处的显微组织主要为贝氏体,表面处的显微组织较为细小,1/2厚度处主要为铁素体和珠光体。可逆和不可逆氢陷阱密度由表面到1/2厚度处依次降低,氢扩散系数随之依次增大。随充氢电流密度或时间的增加,各厚度处拉伸试样的屈服强度、抗拉强度、伸长率均有不同程度的降低,氢脆敏感性随之增大;拉伸断口形貌由呈韧性断裂特征的韧窝状逐渐向呈脆性断裂特征的河流状花样转变。表面处的氢脆敏感性最小,1/2厚度处的氢脆敏感性最大;在1/2厚度处的拉伸断口观察到了一些氢致裂纹。     

X80管线钢在含氢煤制气环境中的氢脆敏感性

采用慢应变速率试验和缺口试样拉伸试验,并结合断口分析,研究了X80钢在含氢煤制气环境中的氢脆敏感性。结果表明:高压含氢环境中X80钢的强度和塑性指标均有所下降,断口出现脆断形貌,表现出一定的氢脆敏感性,且横向取样方向对氢脆更为敏感;通过对比分析X80钢在高压氢气环境中慢拉伸和缺口拉伸两种状态下的韧性损失,发现缺口试样的三向应力集中区域受氢脆影响更为严重。     

阴极充氢对1000 MPa级高强钢氢脆敏感性的影响

在海水环境中,采用电化学试验、氢渗透试验和慢应变速率试验(SSRT)以及结合SEM断口观察,研究了阴极充氢对1000 MPa级高强钢氢脆敏感性的影响。结果表明:阴极充氢电位对高强钢的氢渗透行为影响明显,随着阴极充氢电位的负移,氢的扩散系数波动不大,但饱和渗氢电流和氢溶解度逐渐增加,在阴极充氢电位为-1.05 V时,氢的溶解度为3.35 mol/m~3,为最大值。随着阴极充氢电位的负移,断口形貌逐渐由韧性断裂向解理脆性断裂转变,且断口边缘逐渐出现明显的解理裂纹。在阴极充氢电位为-0.91 V时,高强钢的氢脆系数约为25%,为最适宜的阴极保护电位。     

16Mng钢焊接接头氢脆敏感性的研究

在选定的对氢脆敏感的应变速率下,对焊后充氢、焊态和焊后除氢三种状态的试样进行了慢拉伸试验。根据拉伸性能及断裂特性,评定焊接接头的氢脆敏感性。结果表明,已经防止了延迟裂纹的焊接接头,在氢环境中使用时仍有产生氢脆破坏的可能。接头的氢脆敏感性与接头的含氢量、组织及焊接工艺有关。     

氢对高强度钢缺口拉伸强度的影响

利用慢应变速率拉伸试验方法研究高强度钢SCM435的氢脆敏感性.结果表明,SCM435钢经淬火回火抗拉强度为1450MPa时具有高的氢脆敏感性.经充氢后试样的缺口拉伸强度降低,并且随可扩散氢含量的增加,缺口拉伸强度呈幂函数方式下降.不同应力集中系数试样的试验表明,氢致断裂与局部氢浓度峰值和应力峰值有关.     

稳定化处理对TP321不锈钢焊接高温热影响区氢脆性能的影响

采用Gleeble 3800试验机对TP321不锈钢的高温热影响区(1300℃,HAZ)进行热模拟试验后进行稳定化处理,在电解充氢条件下进行慢应变拉伸试验研究,分析稳定化处理对TP321不锈钢氢脆性能的影响。结果表明:稳定化处理会导致321不锈钢高温热影响区抗拉强度和断后伸长率大幅降低,降幅分别为7%和29%,同时氢脆敏感性系数增加;慢拉伸试样断口分析表明无论稳定化处理与否,氢才是断裂模式发生变化的直接原因;稳定化处理并不能改善TP321不锈钢焊接热影响区的抗氢脆性能。     

预应变对DP600钢氢脆敏感性的影响

利用慢应变速率拉伸实验(SSRT)及双电解池渗氢实验,结合断口形貌观察和分析,探索了预应变对DP600钢氢脆敏感性的影响规律及机理。结果表明:在本实验预应变量范围内,预应变量小于15%时,随着预应变量的增大,DP600钢试样的氢脆敏感性不断增大,当预应变量达到15%以后,其氢脆敏感性基本趋于稳定。预应变增大了钢中的位错密度,使氢的有效扩散系数降低,有效捕获的氢量增加,从而使钢试样的氢脆敏感性增大;但当预应变量进一步增加至15%以上时,位错的相互缠结减缓氢的扩散和聚集速度,从而使试样的氢脆敏感性增加趋于平缓。     

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。     

1000MPa级0Cr16Ni5Mo钢的氢脆敏感性研究

利用升温脱氢分析(TDS)实验研究了1000 MPa级0Cr16Ni5Mo马氏体不锈钢的氢陷阱行为.同时,采用慢应变速率拉伸实验(SSRT)研究了该钢缺口与光滑试样的氢脆敏感性,并利用SEM观察了试样的断口形貌.结果表明,位错和晶界为该钢的主要氢陷阱,充氢后缺口试样与光滑试样的伸长率均下降明显,但强度变化不大.随着氢含量的升高,断口形貌由韧窝型韧性断裂向穿晶、准解理断裂,甚至向沿晶断裂方式过渡.由于C含量较少,该钢的不可逆陷阱含量极少,大量的可扩散氢使得该钢具有较高的氢脆敏感性.最后利用与Eshelby等效夹杂理论有关的氢致应力模型,验证了应力集中与氢含量之间的变化关系.     

电化学充氢对Cr15铁素体不锈钢和304奥氏体不锈钢氢脆敏感性的影响

研究了充氢时间、充氢电流密度、晶体结构对不锈钢氢脆敏感性的影响。结果表明:对于铁素体不锈钢,随着充氢时间的延长、电流密度的增大,塑性显著降低,氢脆敏感性大幅度增加;通过SEM观察实验钢断口形貌,断裂类型由韧性断裂转变为脆性断裂。而相同条件下,奥氏体不锈钢氢脆敏感性较低,抗氢脆性能较好。充氢后实验钢表面存在大量H,且氢含量随试样深度逐渐降低,晶界可能作为氢陷阱影响实验钢的氢脆敏感性。     

微观组织对2205双相不锈钢氢脆敏感性的影响

采用金相显微镜,氢渗透试验和慢应变速率拉伸试验结合扫描电镜研究了微观组织对2205双相不锈钢氢渗透行为及氢脆敏感性的影响。微观组织分析表明,随着固溶处理温度升高,铁素体含量升高,奥氏体含量降低。氢渗透试验结果显示,随着铁素体含量升高,氢在2205双相不锈钢中的扩散系数增大。结合慢应变速率拉伸试验和断口形貌观察发现,950 ℃固溶处理的2205双相不锈钢的氢脆敏感性较高,呈现脆性断裂;而1050 ℃固溶处理试样中的铁素体和奥氏体含量较均衡,氢脆敏感性较低,呈韧性断裂特征。     

两相区退火处理冷轧0.1C-5Mn中锰钢的氢脆敏感性

对0.1C-5Mn中锰钢冷轧后在650℃进行不同保温时间的两相区逆相变退火处理,利用电化学充氢和慢应变速率拉伸(SSRT)实验研究了其氢脆敏感性。结果表明,冷轧后中锰钢在退火过程中发生奥氏体逆转变,在退火10 min时可获得优异的强度和塑性配合。随着退火时间延长,可扩散H含量及氢脆敏感性增加,特别是氢脆敏感性的增加幅度十分显著。充氢断口起裂区呈现典型的空心韧窝及包含奥氏体(变形后转变为马氏体)晶粒的实心韧窝的混合断裂模式,这种实心韧窝本质上是在应力作用下氢致裂纹沿奥氏体与铁素体的界面萌生与扩展而形成的一种脆性沿晶断裂。氢脆断裂行为主要与退火过程中逆转变奥氏体的含量及其机械稳定性等因素有关。     

电化学充氢条件下TWIP钢应力腐蚀敏感性的研究

通过慢应变速率拉伸和观察断口形貌等方法,研究了TWIP钢在电化学充氢条件下的应力腐蚀敏感性.结果表明,在电化学充氢条件下,TWIP钢具有应力腐蚀敏感性.恒定应变速率6.67×10-6 s-1时,具有单向奥氏体结构的TWIP钢有较小的应力腐蚀敏感性,具有形变孪晶的TWIP钢有较高的应力腐蚀敏感性.这是因为孪晶的形成导致氢在局部浓度更高,因而促进了局部塑性变形,降低了内氢压,导致TWIP钢的应力腐蚀敏感性上升.