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。     

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.     

电化学充氢条件下氢对X80级管线钢力学性能的影响

应用慢应变速率拉伸试验和扫描电镜(SEM),研究了X80管线钢电化学充氢后的力学性能和断口形貌变化。结果表明:随着充氢电流密度的增大,X80钢中的可扩散氢含量增加,造成伸长率、断面收缩率和冲击吸收能量不断减少,拉伸断口的韧窝变小、变浅,而空洞会增大、增多,空洞边缘出现准解理形貌;电流密度低于5 m A/cm2时,X80钢表面以及其冲击断口无裂纹;电流密度增加至5 m A/cm2以后开始出现裂纹,并且随着电流密度的增加,裂纹开始增大、增多;当电流密度为10 m A/cm2时,冲击断口中出现准解理形貌。     

X70管线钢电化学充氢后的力学行为研究

应用拉伸试验和慢拉伸试验，研究X70管线钢电化学充氢后材料拉伸性能的变化．结果表明：电化学充氢对X70管线钢的强度没有显著的影响，主要降低了材料的塑性，从而降低了材料的断裂延性和断裂强度．在静态电化学充氢条件下，材料的塑性随充氢时间的增加，依次降低．在慢拉伸条件下，动态电化学充氢显著降低材料的塑性．断口分析表明：静态电化学充氢后的断口以韧窝为主要特征，但韧窝直径变小；慢拉伸的动态电化学充氢断口出现准解理断裂．     

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。     

回火温度对含Nb低合金高强度钢氢行为的影响

采用X射线衍射、电化学氢渗透和动态充氢拉伸试验研究了含Nb低合金高强度钢560、600和640℃回火的氢行为,建立了氢扩散系数、氢浓度、氢扩散激活能与氢陷阱密度之间的定量关系。结果表明,随着回火温度的升高,试验钢的位错密度降低,氢陷阱密度降低,氢扩散系数增大,氢扩散激活能和氢浓度降低,氢脆敏感性下降。     

5Cr油管电化学充氢后的力学行为

通过拉伸实验研究电化学充氢对5Cr油管钢拉伸性能的影响表明：随充氢时间和充氢电流密度的增加,5Cr油管的强度和塑性有所减小。用扫描电镜（SEM）观察断口发现其形貌以韧窝为主要特征,与未充氢试件相比,充氢试样拉伸断裂后韧窝尺寸变小、变浅,数量增多,这说明材料的塑性损失增大。充氢到一定值后材料由韧性断裂转变为脆性断裂。     

P110管线钢氢脆行为研究

采用静态电化学充氢,研究了P110管线钢材在不同时间和不同电流条件下的可扩散氢含量。分析了充氢后材料的力学性能变化,确定了材料的充氢饱和时间和氢脆指数。利用扫描电镜分析了断口形貌。结果表明:P110管线钢的充氢饱和时间为60 h,氢脆指数为0.651。充氢后的材料拉伸断口出现解理及准解理形貌。     

不同管线钢在电化学充氢状态下的断裂性能

通过对Q235和TP80CQJ两种材料进行静态电化学试验,对其在充氢和未充氢条件下的氢含量、抗拉强度、断面收缩率、伸长率进行分析,并分析其断口形貌。试验发现,Q235和TP80CQJ管线钢在电化学充氢状态下,吸氢质量分数分别为2.162×10-6和2.180×10-6,充氢使Q235和TP80CQJ钢的强度及塑性均下降,脆性增加。     

10.9级高强紧固件钢慢拉伸力学性能行为探讨

为了解高强紧固件钢在不同微量氢含量下的力学性能的变化,选用常用于生产高级紧固件的SCM435钢种,通过研究其在不同阴极充氢和腐蚀充氢条件下慢拉伸应力-应变曲线,用扫描电镜观察其慢拉伸断口形貌,并使用升温脱氢法(TDS)测量慢拉伸样品的析氢曲线并对其测量的氢含量进行对比。结果表明,在将SCM435调质成10.9级后,随着阴极充氢电位的降低,进入钢中的氢含量逐渐增加,进入钢中的氢以低温氢为主。氢显著降低钢的塑性,慢拉伸断口特征也由韧窝转变为沿晶开裂,发生脆性断裂。     

阴极保护电位对Q235钢氢脆敏感性和力学性能的影响

利用拉伸实验和显微硬度测试等方法研究了不同阴极保护电位对Q235钢在3.5%NaCl溶液中氢脆敏感性的影响,并用SEM对断口形貌进行分析。结果表明,随着阴极保护电位的负移,Q235钢的最大抗拉强度和屈服强度没有呈现规律性变化,但断面收缩率减小,材料发生氢脆的可能性加大。当施加电位为-1100 mV时,断口出现准解理断裂特征形貌。     

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。     

贝氏体/马氏体复相高强钢中的氢陷阱

运用电化学渗透技术研究了传统高强钢(42CrMo)和贝氏体/马氏体复相高强钢(U20Si)中氢的扩散和氢陷阱。结果表明，氢在U20Si钢中的扩散系数远小于在淬火回火的42CrMo高强钢中的。另外，两种材料中氢陷阱的情况不同，U20Si钢中的氢陷阱主要为高度均匀弥散分布的贝氏体/马氏体板条界和薄膜状残留奥氏体，而42CrMo钢中的氢陷阱主要为铁素体/渗碳体界面。U20Si钢中的氢陷阱数量超过42CrMo钢的。力学性能测试表明，U20Si钢的氢脆敏感性低于传统的42CrMo钢的。断口分析显示前者的断口为准解理，后者的断口为沿晶断裂。U20Si钢氢脆敏感性低与其氢陷阱数量多且分布均匀密切相关。     

X80管线钢不同电化学充氢状态下的断裂特性

采用拉伸和慢拉伸试验,研究了X80管线钢在静态充氢与慢拉伸动态充氢条件下的断裂特性.结果表明:在静态充氢条件下,当充氢电流密度小于12.5 mA/cm2时,材料的断裂韧性随电流密度的增加而增加,当电流密度大于该值时,随电流密度增加,材料的断裂韧性呈下降趋势;在慢拉伸动态充氢条件下,随电流密度的增加,材料的断裂韧性显著降低,并满足一定的函数关系.静态充氢试样断口主要呈韧窝特征,但与未充氢试件比较,韧窝的尺寸变小,数量变多;慢拉伸动态充氢试样断口呈现解理形貌.     

40CrNiMoA高强钢氢脆敏感性和氢含量的关系

测试了40CrNiMoA高强钢在湿空气环境中的应力腐蚀性能,采用扫描电子显微镜(SEM)、俄歇电子能谱(AES)和拉伸冲击试验等方法,研究试样断裂形貌及其脱氢前后的力学性能。结果表明:40CrNiMoA高强钢在湿空气中发生了沿晶应力腐蚀开裂,断口形貌特征为氢脆;俄歇电子能谱结果提示晶界偏聚不是发生氢脆的主要原因;脱氢处理后,抗拉强度和屈服强度明显下降,断面收缩率明显上升,冲击功也有所上升。     

Effect of hydrogen environment on the notched tensile properties of T-250 maraging steel annealed by laser treatment

In the present work, slow displacement rate tensile tests were performed to find out the influence of ageing condition and hydrogen-charging on the notched tensile strength and fracture characteristics of T-250 maraging steel aged at various conditions. The influence of embrittling species in the environment on the notched tensile strength was accessed by comparing the measured properties in air, gaseous hydrogen and H₂S-saturated solution. The hydrogen diffusivity, permeation flux and apparent solubility of various specimens determined by electrochemical permeation method, were correlated well with the microstructures and mechanical property. The results indicated that the peak-aged (H900) specimen was highly sensitive to hydrogen embrittlement even in gaseous hydrogen. In contrast, the microstructures of over-aged (H1100) specimen comprising of reverted austenite and incoherent precipitates could trap large amount of hydrogen atoms, resulting in decreased hydrogen permeability and hydrogen embrittlement susceptibility. The solution-annealed specimen had the highest diffusion coefficient and the lowest quantity of trapped hydrogen among the specimens, showing high susceptibility to sulfide stress corrosion cracking. In the presence of notches, hydrogen atoms were prone to segregate and trap at grain boundaries, resulting in the formation of intergranular fracture.     

1500 MPa级40CrNi3MoV钢的氢脆敏感性

通过慢应变速率拉伸实验研究了Si含量分别为0.25%和1.16%的1500 MPa级40CrNi3MoV钢的氢脆敏感性,即充氢后缺口试样抗拉强度下降率,冲击实验用来测试1 mA/cm2电流密度下充氢后试样的断裂韧性值,分析氢致裂纹的扩展方式.结果表明,由于Si抑制回火过程中碳化物的形核和长大,高Si含量的40CrNi3MoV钢中回火析出的碳化物被细化且弥散分布,作为氢陷阱使氢分布均匀,抑制了氢向裂纹尖端扩散,高Si含量的40CrNi3MoV钢的氢脆敏感性较低.