时效处理对FV520B马氏体时效钢的氢脆敏感性的影响

通过系列热处理和热充氧实验,采用光学显微镜、SEM和拉伸试验等研究了不同温度时效处理对沉淀硬化马氏体不锈钢FV520B的氢脆敏感性的影响.结果表明:充氢后,FV520B钢表现出良好的抗氧脆件能;450℃低温时效后钢的氢脆敏感件较高,而630℃中温时效后,钢中由于析出较多的逆变奥氏体,阻碍氧扩散和裂纹扩展;充氢后表现出良好的抗氢脆性能.塑性损减率随钢中逆变奥氏体的增加而降低.     

硼对高强度系泊链钢氢脆敏感性的影响

采用拉伸试验研究了硼对高强度系泊链钢氢脆敏感性的影响。结果表明,未充氢和预充氢电流密度较小时,三种不同硼含量试验钢的氢脆敏感性无明显区别;而当预充氢电流密度较大时,含硼钢的抗氢脆能力相对不含硼钢明显增强,且随着硼含量的增加,氢致塑性损失逐渐减小,这主要是由于硼偏析强化了晶界,有效抑制了沿晶断裂。     

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。     

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。     

充氚不锈钢焊缝微观组织

用电子显微镜研究了不锈钢电子束、激光束焊缝试样在高温气相充氢氚后断裂的微观行为及显微组织,并用材料试验机测试了其断裂强度.结果表明;不锈钢焊缝试样充氢氚后断裂强度值略有下降,断口组织中出现了明显的氢脆断裂特征:氢脆撕裂岭、准解理断裂形态、沿晶断裂形态和氢致二次裂纹.TEM研究表明,气态氚有与晶界初生析出物交互作用形成氚蚀裂纹趋势;裂纹萌生在形变带和晶界处.     

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...     

原奥氏体晶粒尺寸对低合金高强度系泊链钢氢脆敏感性的影响

通过预充氢拉伸和动态充氢拉伸两种试验研究3种不同温度淬火然后560 ℃回火试样中原奥氏体晶粒尺寸对一种低合金高强度系泊链钢的氢脆敏感性的影响。结果表明,电流密度＞1.0 mA/cm²时发生氢诱发裂纹而在发生屈服时就脆断,原奥氏体晶粒尺寸对预充氢拉伸与动态充氢拉伸的氢脆敏感性都没有影响。当电流密度＜1.0 mA/cm²时,发生应力诱发氢致滞后裂纹而断裂,在预充氢后拉伸时,原奥氏体晶粒尺寸对氢脆敏感性略有影响,氢脆敏感性随原奥氏体晶粒增大而略微增大;在动态充氢拉伸时,原奥氏体晶粒尺寸对氢脆敏感性基本没有影响。因此,原奥氏体晶粒尺寸对这种低合金高强度系泊链钢的氢脆敏感性作用不明显。     

敏化处理对不同状态304奥氏体不锈钢氢脆敏感性的影响

研究固溶态和冷轧态304奥氏体不锈钢分别在650 ℃敏化2 h和24 h后的氢脆敏感性。结果表明:冷轧态与固溶态相比,因产生了应变诱导马氏体,氢脆敏感性增加;敏化处理会增加固溶态试验钢的氢脆敏感性,敏化时间越长,氢脆敏感性越高;相反,冷轧态试验钢在高温敏化时马氏体部分逆相变成奥氏体,会在一定程度上降低试验钢的氢脆敏感性,敏化时间越长,氢脆敏感性越低。     

晶粒尺寸对304L奥氏体不锈钢氢脆的影响

考虑到在预充氢与动态充氢两种加氢条件下的氢扩散、陷阱与位错运动的相互影响存在差异，本文通过重度冷轧和退火处理制备了不同晶粒尺寸的304L不锈钢试样，采用单轴拉伸实验对比研究了预充氢和动态充氢两种条件下晶粒尺寸对钢HE敏感性的影响，并结合断口分析从氢陷阱、氢浓度的角度分析了晶界的作用。结果表明，动态充氢下，表面裂纹扩展和位错运动能够提高氢的有效扩散系数并加速氢进入试样内，但随着晶粒尺寸降低，由于晶界陷阱作用增加，氢的有效扩散系数降低，同时由于进入试样的氢被大量晶界陷阱瓜分使氢分布均匀化，使每个晶界处的局部氢浓度降低，因此动态充氢条件下晶粒细化抑制钢的HE。相反，预充氢条件下晶粒细化增加HE，因为较长的预充氢时间(96 h)使大量氢进入细晶试样并存储于晶界陷阱内，提高了晶界氢浓度，在后续拉伸过程中，晶界作为氢源向新生位错供氢，因此导致了细晶试样的HE敏感性反而更高。     

δ铁素体含量对Fe-Cr-Ni-Mn-N系不锈钢氢脆敏感性的影响

采用高压气相充氢后进行缺口试样拉伸试验的方法,证实了δ铁素体含量的增加显著提高Fe-Cr-Ni-Mn-N系奥氏体不锈钢的氢脆敏感性.     

Characterization of hydrogen charging of 2205 duplex stainless steel and its correlation with hydrogen‐induced cracking

The effect of various experimental conditions (i.e., hydrogen charging current density, charging time, solution concentration, and temperature) on the embrittlement and cracking susceptibility of 2205 duplex stainless steel was studied by electrochemical hydrogen charging and slow strain rate tests. The results showed that the choice of the experimental conditions had obvious effect on the hydrogen concentration in the specimens. A relationship between the embrittlement and hydrogen charging conditions was established by the investigation of the fracture morphology. Under the free‐charging condition, the fracture surfaces were characteristic of dimples, while on the condition of the dynamic hydrogen charging, the hydrogen‐induced fracture showed the appearance of cleavage. Further examination of fracture cracks confirmed that the ferrite phase acts as a preferential path for crack propagation.     

钢的氢脆的新研究方向

简要回顾了人们对钢的氢脆问题的认识过程和研究历史,概述了钢中氢的存在状态与氢脆的关系,钢的塑性变形与氢脆的关系,其中包括断口形貌和断裂过程。此外还论述了奥氏体不锈钢的氢脆及氢引起的断裂现象等共性问题。     

Hydrogen embrittlement of high strength pipeline steels

A comparison was made between three API grade pipeline steels (X60, X80 and the X100 grade) from the point of view of their susceptibility to hydrogen embrittlement. The main aim was to determine whether the development of higher strength materials led to greater susceptibility to hydrogen embrittlement. This was achieved by straining at 2.8 × 10⁻⁵ s⁻¹ after cathodic charging. The results showed that there is a distinct susceptibility to loss of ductility after charging and this tends to increase with the strength level of the steel at a charging current density above 0.44 mA mm⁻². All three steels exhibited fine cracks parallel to the major rolling direction after charging and an increasing amount of brittleness on the fracture surface.     

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.     

Hydrogen Damage in Superaustenitic 904L Stainless Steels

In this work, results on the influence of hydrogen on corrosion resistance and of hydrogen embrittlement of 904L superaustenitic stainless steel were investigated. The cracking behavior was studied by performing a slow strain rate test in synthetic seawater under varying cathodic polarization conditions. The results showed that the steel’s plasticity varied with the applied cathodic current density. Significant reductions in ductility were found, indicating its susceptibility to hydrogen-assisted fracture at current density of 20 mA/cm². Fractographical examinations showed that an increase in hydrogenation current density causes a stepwise decrease in ductility on the fracture surface. The effect of hydrogen on passivity and on pitting corrosion resistance was qualified with the polarization curves registered in synthetic seawater. The conclusion is that hydrogen may affect the passive film stability and thus may decrease the corrosion resistance of the studied steel. The presence of hydrogen increases corrosion current density and decreases the potential of the film breakdown. It was also found that the degree of the susceptibility to hydrogen degradation was dependent on the hydrogen charging conditions.     

预充氢马氏体时效钢的氢脆性能研究

目的研究预先存在于试样中的氢对材料力学性能的影响。方法对固溶态和三种时效态18Ni马氏体时效钢,采用双电解槽装置测量了其氢扩散系数,用热分析法获得了材料的氢扩散激活能。采用慢应变速率拉伸法评估了在预充氢后镀镉密封试样的力学性能,并由此评估它们的氢脆敏感性。结果固溶态试样的氢扩散系数最大,为1.40×10~(-8)_ cm~2/s;对时效态试样,当时效温度分别为465、490、530℃时,氢扩散系数分别为6.23×10~(-9)、5.52×10~(-9)、2.84×10~(-9) cm~2/s,即随时效温度升高,扩散系数降低。而扩散激活能正好相反,固溶态的最小,其他的依次逐渐升高。四种试样均显示出氢脆敏感性,且随着预充氢电流密度升高而增大。T465和T490的氢脆敏感性均大于58%,T530的氢脆敏感性小于40%。四种试样的断口形貌均表现为由中心起裂,向周围呈放射状扩展。中心起裂源处为典型的沿晶开裂,扩展区为准解理开裂。结论过时效态样品的抗氢脆性能最好。预先存在于试样中的氢在拉伸过程中向中心富集,造成中心沿晶开裂,与动态充氢拉伸断口相反。     

氢在钢的硫化物应力腐蚀破裂中的作用

本文研究了12MnMoVNbTi低合金钢在饱和H_3S溶液中的极化和应力腐蚀行为,并与电解充氢条件下的应力破裂行为进行了对比。证明钢中Mo、Nb含量的变化与热处理条件的不同对其一般腐蚀行为影响很小,但能显著改变其抗应力腐蚀性能,12MnMoVNbTi钢在H_2S介质中的应力腐蚀破裂行为与它们在充氢条件下的应力破裂行为非常类似,显示其应力腐蚀破裂的实质是氢脆。充氢条件下应力弛豫和恒载荷拉伸试验结果表明,氢有引起钢的软化和硬化的双重作用。由于氢的进入所产生的软化作用使钢在屈服强度以下发生塑性变形,但随后的硬化过程又使变形速度逐步减慢。这种由氢的作用引起的在较低应力下发生的塑性变形过程并不直接导致断裂,但塑性变形行为和氢应力破裂行为之间的关系表明,这种变形过程中的位错运动能够帮助氢的移动和向塑变区及裂纹尖端集中,促进氢脆断裂。     

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。