氢致开裂的TEM原位拉伸观察与研究

通过对预充氢310不锈钢薄膜在透射电镜(TEM)下的原位拉伸观察,并和不含氢试样的结果相比较,研究了氢在韧-脆转变中的作用及氢致脆断机理,结果表明,氢使奥氏体不锈钢由韧变脆的根本原因是氢降低了微裂纹形核时的临界应力强度因子,从而抑制了DFZ中纳米级微裂纹向空洞的转化。     

时效温度对马氏体时效不锈钢延迟断裂行为的影响

借助于缺口慢拉伸试验研究了马氏体时效不锈钢延迟断裂倾向对时效温度的敏感性。研究结果表明,正常冶炼和加工的材料氢的质量分数在2×10-6以下,420和440℃欠时效处理的试样仍发生氢致延迟断裂;而460℃以上时效的缺口试样慢拉伸(0.001 5mm/min)的抗拉强度和断裂行为类似于快拉伸(0.15mm/min),即不发生延迟断裂。     

0Cr17Ni4Cu4Nb传感器断裂原因分析

某力学传感器在出厂检验流程中发生断裂失效,为了确定失效原因,防止此类失效事件再次发生,实验对该传感器的力学性能、金相组织和断口形貌进行了分析,确定了断裂原因。结果表明,传感器的失效模式为氢致延迟开裂,材料中氢含量偏高和开裂位置机加工质量较差是导致传感器发生氢致开裂的主要原因。结合失效原因,提出了改进措施。     

热成形钢氢致延迟断裂的研究现状及展望

热成形钢是汽车实现轻量化和提高安全性的关键材料。然而,热成形钢的发展面临着氢致延迟断裂的巨大挑战。文中总结了热成形钢氢致延迟断裂的研究现状,综述了热成形钢的可扩散氢检测技术、氢含量变化规律、氢致延迟断裂评价技术和氢致延迟断裂改善方法。同时,对今后的热成形钢氢致延迟断裂研究进行了展望。     

308L和347L焊缝金属的氢致滞后断裂行为

奥氏体不锈钢 30 8L和 347L的焊缝金属能发生氢致滞后断裂 ,而且比 30 4L母材更敏感。用单边缺口试样动态充氢法测出的氢致滞后断裂门槛应力强度因子 KIH随可扩散氢浓度 C0 的对数而线性下降。 3种材料氢致滞后断口的形貌与 KI 以及 C0 有关 ,当 KI 较高或 C0 较小时是韧窝断口 ;当 KI 较低或 C0 较高时是脆性断口     

先进高强度汽车用钢氢致延迟断裂研究进展

随着汽车、机械装备、航空航天、船舶等工业领域的快速发展,降低成本、提性减重、实现节能减排已成为各个行业为之努力而奋斗的目标,而高强度钢材是实现汽车工业产品轻量化和安全性的重要依托。然而,随着汽车用钢强度的不断提升,氢致延迟断裂问题越发突出,已经成为阻碍高强度汽车用钢广泛应用的一个关键因素。主要介绍先进高强度汽车用钢(热成形钢、双相(DP)钢、淬火-配分(Q&P)钢)最新的研究成果,并对其氢致延迟断裂特性、机制和测试评价技术方法等方面做了简要介绍,为相关领域的研究人员提供参考。     

0Crl7Ni4Cu4Nb沉淀硬化不锈钢锻造裂纹分析

实验室分析了0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢锻件的锻造裂纹产生原因,通过金相和扫描电镜观察,结果表明:Nb元素的偏析是引起锻造裂纹重要因素;Cu元素的偏析将在高温阶段析出大量的富铜相,导致高温塑性降低,也是导致锻造裂纹的原因之一。     

牙轮大轴氢致断裂的分析

以某厂生产的石油机械零件牙轮大轴的断裂为例,用扫描电镜、电子探针等方法观察分析断口,按一般脆性断裂故障树分析思路,结合该零件的制造工艺过程进行断裂原因分析,结果表明,牙轮大轴的断裂为典型的氢致断裂,同时对机械零部件的氢脆断裂失效进行了相关讨论。     

不锈钢Ⅲ型试样的氢致开裂和应力腐蚀

研究了奥氏体不锈钢Ⅲ型试样的氢致开裂和应力腐蚀。结果表明,动态充氢时Ⅲ型试样也能发生氢致滞后断裂,且裂纹沿原缺口平面形核和扩展。从而可获得宏观平滑的扭转断口,但断口上存在少量沿45°面的二次裂纹,一系列实验表明动态充氢能促进奥氏体不锈钢室温蠕变,故在恒扭矩下充氢能使扭转角不断增大,直至试样被扭断。奥氏体不锈钢Ⅲ型试样在42%沸腾MgCl₂溶液中也能发生应力腐蚀开裂,且裂纹在与缺口平面成45°的平面上形核和扩展。实验表明,无论是Ⅰ型还是Ⅲ型,应力腐蚀的门槛值均比氢致滞后断裂门槛值要低,例如K_ⅠSCC/K_ⅠX=0.18,K₍ⅠH/K_ⅠX=0.58,K_ⅢSCC/K_ⅢX=0.13 K_ⅢH/K_ⅢX=0.62。     

34MnB5稳定杆疲劳开裂分析

34MnB5空心稳定杆在疲劳测试时发生开裂。试验结果表明,样品的裂纹源位于焊缝处。焊缝处的金相组织以氢脆敏感性极高的马氏体为主,且裂纹源附近区域存在晶粒粗大现象。样品裂纹源处的断口主要呈沿晶开裂形貌,且晶粒上布满细小韧窝。结合焊缝组织推测该样品的断裂行为应为氢致开裂。通过EBSD分析发现,氢促进位错面滑移,使沿晶断口、氢致裂纹周边存在明显高应变区;氢致裂纹大多沿着大角度晶界扩展,并在小角度晶界附近停止延伸。     

超高强度热冲压用钢中H的扩散与氢致滞后开裂行为

采用阴极充H、恒载荷拉伸和电化学H渗透等试验方法,研究了超高强度钢22MnB5Nb的H扩散行为及氢致滞后开裂性能,并与常用热冲压钢22MnB5进行了对比。结果表明,H在22MnB5Nb钢中的扩散系数为3.02×10-7 cm2/s,显著低于22MnB5钢;与22MnB5钢相比,22MnB5Nb钢具有较好的耐氢致滞后开裂性能;这是由于22MnB5Nb钢晶粒较细小,增加了晶界的有效面积,使H陷阱分布更均匀,进而抑制H向裂纹尖端扩展,避免了局部H的富集。     

65Mn环件断裂的失效分析

65Mn环件装配后发生崩裂,采用断口分析、化学成分分析、金相分析及低倍分析等方法进行了失效分析。结果表明,环件中存在白点,白点在装配应力和内部氢压的作用下发生滞后扩展,当白点裂纹长大到临界尺寸时,裂纹尖端的应力强度因子达到断裂韧性,从而发生崩裂。     

高强双相不锈钢活塞杆开裂原因分析

一种高强双相不锈钢活塞杆在加工完成后的存放过程中开裂。实验通过金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、拉伸试验机、冲击试验机、硬度仪等手段,对其开裂原因进行了分析。结果表明：活塞杆横向和纵向强度均较高,纵向抗拉强度最高达1 145 MPa;布氏硬度为HBW347,高于设计要求(HBW241-285)上限21.8%;但横向韧性较低,断后伸长率最低2.0%,仅为标准要求下限值14%的14.3%,平均冲击吸收能量只有5.8 J,仅为标准规范下限值60 J的10.5%。活塞杆材料合金元素符合标准要求,活塞杆组织为回火马氏体+细条带状铁素体,但氢含量达5.4×10^-6(质量分数),高的氢含量导致在内部形成氢致延迟微裂纹是其纵向开裂的主要原因,条带状铁素体恶化了活塞杆的横向力学性能,对开裂起一定的促进作用。建议优化冶炼和热加工工艺,与此同时在活塞杆加工之前增加去氢退火,降低原材料中氢含量,以最大程度降低氢致延迟开裂倾向。     

开轧温度对铌微合金化热成型钢氢致延迟开裂性能的影响

通过动态充氢恒载荷、氢渗透等实验研究轧制工艺对铌合金化热成型钢的氢致延迟开裂性能的影响.随着开轧温度从1000℃降低到950℃,热成型钢的氢扩散系数降低,氢致延迟开裂性能提高,耐腐蚀性能下降.透射电镜观察发现开轧温度为1000℃时MX型析出相尺寸为30 nm;开轧温度为950℃时热成型钢的MX型析出相尺寸为5 nm左右,可以观察到直径为50 nm Cr₂C₃析出相.作为氢陷阱的纳米析出相是提高实验钢氢致延迟开裂性能的主要因素.析出相不同的原因是开轧温度为1000℃时MX型析出相发生熟化现象,进一步抑制Cr₂C₃的析出.     

Effects of Niobium and Vanadium on Hydrogen-Induced Delayed Fracture in High Strength Spring Steel

 Influence of vanadium and/or niobium additions on delayed fracture behavior in high strength spring steel was studied by hydrogen permeation method and slow strain rate technique (SSRT), and its mechanism was analyzed. The results show that apparent diffusion coefficient of hydrogen in microalloyed spring steels Nb V steel and Nb steel is lower than that in non microalloyed steel 60Si2MnA. Percentage of strength reduction in SSRT in air after precharged hydrogen of the microalloyed steels is smaller than that of 60Si2MnA. Addition of the microalloys changes the fracture characteristics. Thence, vanadium and/or niobium additions are a very effective and economy means to improve the hydrogen induced delayed fracture resistance of high strength spring steel.     

1300 MPa High Strength Steel for Bolt with Superior Delayed Fracture Resistance

Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｍｏｄｅｒｎｉｎｄｕｓｔｒｙ ,ｔｈｅｒｅｉｓａｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｄｅｍａｎｄｆｏｒｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｓｔｅｅｌｓｗｉｔｈａｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｅｘｃｅｅｄｉｎｇ 12 0 0ＭＰａｔｏｂｅｕｓｅｄｆｏｒｈｉｇｈｅｒｓｔｒｅｎｇｔｈｂｏｌｔｓｉｎｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｉｎ ｄｕｓｔｒｙ ,ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｐａｒｔｓ ,ｌｏｎｇ ｓｐａｎｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｂｒｉｄｇｅｓ,ａｎｄｓｏｏｎ[1] .Ｈｏｗｅｖｅｒ ,ｆｏｒｑｕｅｎｃｈｅｄａｎｄｔｅｍｐ…     

管线钢在含氢气的煤制天然气中服役安全性评估

煤制天然气是我国煤炭清洁利用的重要发展方向.现有管道用于输送煤制天然气(最高氢分压为0.72 MPa)时需要考虑其中低压氢气的影响,因而需先进行氢致开裂安全性评估.本文利用高压釜环境下恒载荷实验和电化学充氢,模拟研究X-70管线钢和20^#钢在不同氢含量下的氢损伤和氢致延迟开裂,并对其在煤制天然气中服役安全性进行评估.在总压12MPa(10 MPa N₂+2 MPa H₂)的高压釜中放置一个月,两种钢的金相试样均不出现氢损伤,U弯试样不开裂,加屈服强度σ_s的恒载荷试样不发生断裂.在含0.72 MPa的煤制天然气中长期服役时,进入两种钢的氢含量均远低于σ_s下发生氢致延迟开裂的门槛氢含量和出现氢损伤的门槛氢含量,因而X-70钢和20^#钢在煤制天然气中长期服役均具有高的氢损伤和氢致开裂安全系数.     

Mechanism of Brittle Cracking for High-Purity Cr18Mo2 Ferritic Stainless Steel

ＭｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＢｒｉｔｌｅＣｒａｃｋｉｎｇｆｏｒＨｉｇｈ┐ＰｕｒｉｔｙＣｒ１８Ｍｏ２ＦｅｒｒｉｔｉｃＳｔａｉｎｌｅｓＳｔｅｅｌＬｉｕＢｉｎ，ＬｕＳｈｉｙｉｎｇ，ＷａｎｇＸｉｎｚｅｎｇ①ＡＢＳＴＲＡＣＴＡｓｔｕｄｙｈａｓｂｅｅｎｃａｒｒｉｅｄｏ...