二次裂纹对贝氏体钢氢脆的影响
发布时间:2012-11-13 06:11
作者:互联网
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如
贝氏体钢那样的
高强钢中
氢脆(HE)是一个主要问题。虽然提出了一些氢脆的基本机理,如减聚力原理、氢压力原理和表面作用原理等,但氢-
位错的交互作用在
金属中显得更重要。关于氢-位错的交互作用有两种观点:一种是氢可增强位错的传播和扩散;另一种是氢可抑制位错的扩散。氢诱发
裂纹(HIC)是氢脆的一个重要方面。有许多关于氢诱发裂纹的报道,并认为氢促使裂纹的形成和延伸。也有许多关于二次裂纹对力学性能的影响的报道。然而,很少有关于二次裂纹对减弱钢的氢脆
行为的作用的报道。一般贝氏体钢具有优良的力学性能,尤其是
疲劳性能。最近,研究者发现用Al替代部分Si可进一步优化贝氏体钢的综合性能,大大减少氢脆和提高钢的延迟断裂
强度。氢诱发裂纹会导致结构材料的灾难性故障。这样,十分有必要研究Al减少氢诱发裂纹行为的原因。为此,研究了Al和二次裂纹对贝氏体钢氢脆的影响。该贝氏体钢的化学成分如表1所示。真空冶炼成
钢锭,
锻造成20mm的圆棒,然后进一步加
热至920℃,保温5h,并在350℃
回火1.5h。机加工成直径为5mm,长度为25mm的光滑的圆柱形试样。用电子万能试验机(DDL-100)进行
拉伸试验。使用5.6×10-5s-1的变形速度来完全反映该钢的HE行为。用SEM来观察该钢的显微组织和断口表面。利用电火花
切割和
机械抛光法将用于TEM的原位拉伸试样切削为3mm×6mm×30μm。然后,该试样用双喷电解抛光装置制备,并对位于试样中心Φ=0.2~0.5mm的孔进行抛光。试样在一定的
载荷下从孔的边缘形成机械裂纹。为了避免受室温
蠕变的影响,所有加载的试样都在室温下预先蠕变24h,并且在加入H的前后进行图片拍摄,用H-800型TEM进行试验。表1 所研究的贝氏体钢的化学成分(wt.%)
钢号 | C | Si | Mn | Cr | Ni | Mo | Al | P | S |
A | 0.30 | 1.80 | 1.76 | 1.71 | 0.39 | 0.35 | 0 | 0.010 | 0.011 |
B | 0.32 | 0.48 | 1.82 | 1.77 | 0.40 | 0.35 | 1.31 | 0.010 | 0.010 |
试验的结果表明:(1)添加Al可细化贝氏体钢的显微组织,增加相的
界面,贝氏体钢从残余
奥氏体中有纳米级
碳化物析出,并且大大降低了氢脆。(2)二次裂纹的数目随着Al的添加而增多,但随着H的加入而减少。二次裂纹的形成可以减弱
应力集中,吸收许多能量,并能降低氢脆。(3)氢能使位错析出和移动得到加强,但减少了二次裂纹的形成。(心远)
备注:数据仅供参考,不作为投资依据。