高强度螺栓用钢40CrNiMoA和12CrNi9MoV的氢脆敏感性
发布时间:2018-05-04 14:08
作者:互联网
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Cr-Ni-Mo-V
合金钢因其兼具高
强度和良好的塑性而得到广泛应用,尤其作为
螺栓用
钢,在恶劣复杂的海洋环境下,其力学性能及耐蚀性较好,在海洋工程装备中得到了大量推广和使用。在Cr-Ni-Mo钢中加入V元素,并提高Ni含量及降
低碳含量,通过
调质处理,不仅能够保持钢的高强度,还可以显著降低材料的
氢脆敏感性,具有十分重要的工程意义。以高强度螺栓用钢12CrNi9MoV为研究对象,
40CrNiMoA钢为对比对象,以期为海洋工程用高强度螺栓的合理选材提供理论和数据支撑。实验用12CrNi9MoV钢采用
中频炉冶炼成电极,并
电渣重熔成
钢锭,最后
锻造成Φ50mm的棒材,而
40CrNiMoA钢经真空感应
熔炼,并浇注成电极,再经电渣重熔精炼出钢锭,同样经锻造开坯后轧成棒材。两种试验钢的化学成分见表1。表1 试验钢的化学成分(质量分数,%)
钢 | C | Si | Mn | S | P | V | Cr | Ni | Mo | Fe |
40CrNiMoA | 0.43 | 0.286 | 0.6 | 0.005 | 0.009 | - | 0.8 | 1.5 | 0.3 | 余 |
12CrNi9MoV | 0.12 | 0.215 | 0.6 | 0.005 | 0.019 | 0.1 | 1.1 | 9.0 | 0.3 | 余 |
40CrNiMoA和12CrNi9MoV钢的
热处理工艺分别为
淬火+
回火(QT)和淬火+二次淬火+回火(QQ'T)。经
热处理后的40CrNiMoA和12CrNi9MoV钢试样分别在光学显微镜下观察其显微组织;在透射电镜上进行微区观察;在
拉伸试验机上进行常规力学性能
测试;进行慢应变速率拉伸试验;进行氢扩散系数、极化曲线等测定;在升温脱氢分析设备上进行氢在钢中的陷阱
行为研究;试样中氢含量的获得采用阴极充氢方法。结果表明:(1)12CrNi9MoV钢经淬火+二次淬火+回火热处理后,其综合性能较好,能够满足高强度螺栓的使用性能要求。(2)对于相同强度级别的40CrNiMoA和12CrNi9MoV钢,氢在12CrNi9MoV钢中的扩散
能力较弱;由慢应变速率拉伸试验可知,12CrNi9MoV抵抗氢致断裂的能力较强。(3)40CrNiMoA钢中存在诸如
碳化物强氢陷阱和晶格、
位错等弱氢陷阱;12CrNi9MoV钢中存在诸如位错、
晶界等弱氢陷阱。在高强度螺栓应用中,强氢陷阱对螺栓的安全具有不利影响。 (3)在海水环境中,12CrNi9MoV钢发生阴极析氢的倾向性较弱,综合分析,低
碳高
镍钢更适合于低氢脆高强度螺栓的选材要求。(心远)
备注:数据仅供参考,不作为投资依据。