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。     

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。     

50CrVA钢扭簧断裂失效分析

对50CrVA钢断裂扭簧的断口进行了观察和能谱分析,并对扭簧的组织进行了检查,测试了扭簧的硬度和氢含量。结果表明,扭簧断口性质为氢致延迟断裂;扭簧氢脆断裂主要与簧丝热处理后镀镉之前簧丝过腐蚀而超量吸氢有关;扭簧硬度(强度)过高、除氢时间过短以及镀镉槽液污染也是导致其氢脆断裂的诱发因素。通过严格控制扭簧镀镉前的表面清理过程,增加镀前除氢处理,适当延长镀镉后的除氢时间,同时在保证扭簧弹力情况下,热处理时尽量降低簧丝硬度,可以预防扭簧氢脆失效。     

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.     

30CrMnSiA钢沉头螺栓断裂失效分析

某飞机用30CrMnSiA钢沉头螺栓在拆卸过程中发生断裂,同炉批未曾使用的螺栓经磁粉检测也存在裂纹。为查找失效分析原因,通过对断裂件和同炉批开裂的螺栓外观检查、断口宏微观分析、能谱分析、硬度检测、金相分析等方法对断裂和开裂的螺栓进行了分析。结果表明:断裂螺栓和开裂螺栓断裂类型为氢脆,螺栓氢脆断裂主要与抗拉强度和热处理工艺有关,通过改善热处理工艺参数,适当降低螺栓的强度,增加酸洗后的除氢时间降低氢含量,从而避免氢脆发生的可能性。     

40Cr和45钢电化学氢损伤试验研究

为了研究中碳钢中的氢脆问题,采用电化学充氢方法,在不同充氢时间和充氢电流作用下,分别对40Cr和45钢的氢鼓泡现象进行了试验研究。采用电化学充氢方法,可以对钢的氢脆问题进行定性和定量研究,对探明金属氢脆机理和氢脆敏感性提供了实验基础。     

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.     

掺氢天然气环境下管道钢氢脆行为研究进展

为推动我国掺氢天然气管道的发展,综述了目前含氢气环境下管道钢氢脆的研究成果,总结了温度、压力、掺氢比等运行条件对钢材氢脆的影响,分析了钢材强度、微观组织、氢陷阱等材料性质与管道钢氢脆行为之间的联系,归纳了预防和抑制管道钢氢脆行为的方法。笔者认为,当前亟待解决的科学技术问题包括进一步探究掺氢天然气管道环境下不同运行条件对管道钢氢脆行为的影响规律;确定掺氢天然气管道的安全运行温度、压力、掺氢比等关键参数;建立不同服役条件下掺氢天然气管道输送的安全评价方法,完善掺氢天然气管道与现役管道相容性评价体系;形成掺氢天然气管道的设计规范和相关标准;开展气体抑制剂和阻氢涂层等抗氢脆方法的评价。     

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 弹性垫圈在生产过程中断裂。采用金相检验、扫描电镜、化学成分分析和能谱仪等方法对此批产品进行了分析。结果表明：弹性垫圈断口为典型的沿晶断裂，在断裂的晶面上有细小的爪状纹和微孔。此为高强度钢氢脆断口的特征。是在酸洗电镀后除氢不及时或不彻底导致氢脆断裂。     

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.     

金属氢渗透研究综述

综述了氢渗透的研究方法和研究历史,总结了当前对氢损伤机理的研究,以及在易发生氢脆环境下的氢渗透行为规律和影响氢行为的因素。在这些研究的基础上,国内外先后开发了许多氢渗透防护技术,如:阻碍氢原子渗入基体,在材料表面制备涂镀层;消除钢中有害元素的方式,改变中氢原子陷阱的数目;从组织入手,开发高纯度、高抗氢钢,包括一些系列铁素体合金钢等。综述了从传统的电沉积阻氢合金镀层,到新工艺制备阻氢陶瓷层的发展。阻氢涂层具有阻氢性能极佳,兼具保护作用的优点,但容易失效,破损后会加快基体的局部腐蚀;而通过冶金、热处理来净化钢材,改变组织成分开发的纯净钢,其实际抗氢脆性能并不理想,仍然会出现氢引起的力学性能下降,并且具有控制工艺复杂、能耗大的缺点。由此认为,氢一旦进入金属材料内部,造成材料的性能损伤不可避免,防止氢进入金属材料是该领域的关键科学问题。氢渗透过程是氢损伤发生的关键步骤,那么阻碍氢渗透过程的进行就成了氢损伤防护措施的重中之重。抑制氢渗透过程的发生需要从降低氢原子浓度梯度、降低材料内部氢陷阱密度和结合能两方面入手,开发有效的抑氢手段,抑制氢渗透过程,使材料内部的氢原子浓度小于临界氢原子浓度。     

回火马氏体钢中氢的扩散行为及其氢脆敏感性

通过TDS方法研究了氢在18Cr2Ni4W和25CrNi2MoVNb两种低温回火马氏体钢中的扩散行为,同时结合慢应变速率拉伸实验研究了这两种马氏体钢的氢脆敏感性。结果表明,与18Cr2Ni4W钢相比,25CrNi2MoVNb钢因碳含量较高和晶粒显著细化作用使抗拉强度从1300 MPa级提高到了1500 MPa级后,其氢脆敏感性也明显增加。通过试样充氢后放置试验,测定氢在25CrNi2MoVNb钢和18Cr2Ni4WA钢中的扩散系数分别为7.87×10-7 cm2/s和3.99×10-7 cm2/s。可见,氢在25CrNi2MoVNb钢中更容易扩散,因而在充入相同可扩散氢时,25CrNi2MoVNb钢性能损失更大。     

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。     

Influence of dynamic straining on hydrogen embrittlement of UNS-G41300 and UNS-S31803 steels in a low H2S concentration environment

The hydrogen embrittlement of UNS-G41300 and UNS-S31803 steels in sodium thiosulphate solutions was studied. Slow strain rate and electrochemical tests were used. The influence of elastic and plastic strain on the hydrogen embrittlement process of these materials was investigated.The results showed that thiosulphate solutions efficiently simulate an aggressive environment containing low concentrations of hydrogen sulfide, being effective in promoting the embrittlement of the UNS-G41300 steel. For this tempered martensitic steel, under the test conditions, the role of a dynamic process of plastic straining on its hydrogen embrittlement was demonstrated.For the UNS-S31803 steel, a duplex (austenitic-ferritic) stainless steel, the study of the hydrogen embrittlement with the solutions used required cathodic polarization and showed that the embrittlement preferably occurs in the ferritic phase.     

Hydrogen trapping by cold-worked X-52 steel

The hydrogen trapping by cold-worked (CW) and non-cold-worked (NCW) X-52 steel was evaluated by using the potentiostatic pulse method. The apparent and lattice diffusion coefficients of hydrogen were measured by the permeation technique. On the basis of the results obtained, the susceptibility to hydrogen embrittlement of CW and NCW steels was determined.     

Role of microstructure, composition and hardness in resisting hydrogen embrittlement of fastener grade steels

The degree of hydrogen embrittlement for several fastener grade steels has been determined. While microstructural alteration resulted in some improvement in resistance to hydrogen embrittlement, the overriding factor contributing to susceptibility of the steel was strength. The degree of susceptibility of the microstructures to hydrogen embrittlement, ranked in increasing order, is as follows: fine pearlite, bainite, tempered martensite. The effects of alloying were also assessed by comparing results from different fastener grade steels with similar microstructures. In most cases, the alloy chemistry had little effect, presumably due to trap saturation associated with this testing technique.     

Effect of cathodic polarization on the corrosion cracking rate in pipe steels

Cathodic polarization can both inhibit and promote the growth of corrosion cracks in pipe steels. The promoting effect indicates that corrosion cracking follows the mechanism of hydrogen embrittlement. The critical current of hydrogen penetration across a steel membrane can serve as a criterion for the risk of embrittlement. Critical currents of hydrogen penetration for 14Γ2CAΦ and X70 steels were determined.     

晶粒度对35CrMo钢氢致开裂行为的影响

通过对35CrMo钢进行热处理来提高材料的晶粒度,采用慢应变速率拉伸（SSRT）和现代微观分析方法,在动态电化学充氢的环境下,研究了晶粒度对35CrMo钢氢脆敏感性的影响。结果表明,35CrMo钢经过850℃完全淬火15min（油冷）＋780℃亚温淬火25min（油冷）＋740℃高温回火120min（空冷）可以把品粒度...