本文以18CrNiMo7-6鋼為試驗材料,通過設(shè)計并制備應(yīng)力環(huán)來研究18CrNiMo7-6鋼V型缺口的氫脆敏感性,討論其氫致斷裂的機理,旨在用應(yīng)力環(huán)代替持久強度試驗機對缺口試樣進行氫脆敏感性的測定,從而提高工作效率,節(jié)約成本,并將應(yīng)力環(huán)推廣應(yīng)用到實際工程中。本文進行了應(yīng)力環(huán)的設(shè)計制備。為了避免H2S應(yīng)力腐蝕試驗用應(yīng)力環(huán)出現(xiàn)的問題,本文參照ASTMF519-08,設(shè)計了應(yīng)力環(huán)及三套與應(yīng)力環(huán)配合使用的夾具,三套夾具的作用分別是連接應(yīng)力環(huán)和試驗機、連接應(yīng)力環(huán)和數(shù)顯千分表、連接應(yīng)力環(huán)和V型缺口試樣。通過設(shè)計的夾具解決了實驗時出現(xiàn)過載、因測量位置偏移造成的誤差等問題。簡化應(yīng)力環(huán)為一個圓后理論計算與ANSYS有限元軟件模擬應(yīng)力環(huán)加載過程,發(fā)現(xiàn)應(yīng)力環(huán)縱向拉伸端受到的拉應(yīng)力與橫向因收縮而產(chǎn)生的應(yīng)力大致相同,驗證了應(yīng)力環(huán)在受到壓縮或拉伸時產(chǎn)生的變形量與載荷遵循胡克定律,再運用最小二乘法的原理測得各個應(yīng)力環(huán)的特征曲線。本文還進行了 18CrNiMo7-6鋼V型缺口試樣的制備,通過對試樣平均測試載荷的測定,計算出各個應(yīng)力環(huán)的變形量。使用應(yīng)力環(huán)對試樣加載,在規(guī)定的時間內(nèi)未發(fā)現(xiàn)試樣斷裂。為了探究18CrNiMo7-6鋼實際使用環(huán)境下的氫脆敏感性,對試樣做滲氫處理,加載后發(fā)現(xiàn)在規(guī)定的時間內(nèi)有三個試樣發(fā)生斷裂,說明18CrNiMo7-6試樣滲氫后具有較強的氫脆敏感性。本文分析了材料的顯微組織和夾雜物,觀察了多個試樣的斷口形貌,重點分析了滲氫處理后試樣的斷口形貌,結(jié)合18CrNiMo7-6鋼的顯微組織、斷口形貌、機械性能,描述了應(yīng)力環(huán)加載下V型缺口試樣氫致斷裂的機理。用應(yīng)力環(huán)代替持久強度試驗機對18CrNiMo7-6鋼進行氫脆敏感性的測定,試驗簡單易行,只需一臺拉力試驗機,便可同時進行多個試樣的試驗,試驗過程易于控制,穩(wěn)定性好,提高了工作效率。
【學(xué)位單位】：機械科學(xué)研究總院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG142.1
【部分圖文】：

逡逑子，分子聚集的部位因產(chǎn)牛巨大的氫壓而導(dǎo)致氫脆。如圖１－１所示，金屬暴露在氫逡逑氣氛環(huán)境中時氫的吸收過程。氫脆的主要特征有；２５＿２７］：邋一般在靜載荷下發(fā)牛延時斷逡逑裂；在室溫下對氫敏感；氫脆敏感性通常與材料的強度呈正相關(guān)；氫脆裂紋ｉ般起逡逑源于次表ｉｆｎ，裂紋擴Ｍ是步進式的；斷口為脆性斷口，宏觀下觀察較平整，微觀下逡逑可觀察到沿晶上有撕裂棱等。逡逑Ｈｙｄｒｏｇｅｎ邋ｇａｓ邋Ｈ２逡逑ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ邋ｘ逡逑Ｈａ邋Ｘ邐Ｈ２逡逑Ｈ２逡逑Ｈｙｄｒｏｇｅｎ邋ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ逡逑ｊ，邐ｏｎ邋ｍｅｔａｌ邋ｓｕｒｆａｃｅ逡逑Ｈ２邋邐？邋Ｈ邋４－邋Ｈ逡逑Ｍｅｔａｌ邋Ｓｕｒｆａｃｅ逡逑［Ｈ］逡逑［Ｈ］＼邐［Ｈ］逡逑Ａｂｓｏｒｂｅｄ邋ｈｙｄｒｏｇｅｎ逡逑ａｔｏｍｓ逡逑圖１－１金屬暴露在氫氣氛環(huán)境中的吸收過程逡逑１．２．１邋氫進入金屬中的方式逡逑１．２．邋１．１冶煉和澆注逡逑冶煉過程中空氣所含的水蒸氣，礦石、造渣原料、鐵合金以及耐火材料等所含逡逑的水分進入冶煉爐后會分解而形成氫，此外，燃料和保護渣屮碳氫化合物在冶煉時逡逑也會分解形成氫，這些氫在冶煉的過積中都會進入鋼液。澆注過程中空氣里水蒸氣逡逑分解出的氫會被鋼液吸收。逡逑１．２．邐１．２酸洗和電鍍逡逑金屬在熱加工T產(chǎn)生的氧化皮能夠很牢固地覆蓋在金屬的表面上，并覆蓋著金逡逑屬表面的缺陷，往往需要經(jīng)酸洗后才能進一步加工或使用。在酸洗過程中，先足氧逡逑化皮和酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)

結(jié)束后２４ｈ以內(nèi)進行，如果試驗的開始時間延長，會減小查出氫脆的可能性，若因逡逑此而導(dǎo)致其在使）１１過程中發(fā)牛斷裂，將給牛產(chǎn)帶來不利影響，造成難以估量的損失。逡逑（２）缺口拉伸試驗。缺口拉伸試驗因其可靠性高已被世界各國航空航天領(lǐng)域逡逑廣泛采用。世界各國也因此制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，保證試驗的準(zhǔn)確性，如美國材料與試逡逑驗協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)ＡＳＴＭ邋Ｆ５１９－０８、歐盟標(biāo)準(zhǔn)ＥＮ２８３２：１９９３和我國的航空工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)逡逑ＨＢ５０６７」－２００５。這些標(biāo)準(zhǔn)都介紹了采用缺Ｕ試樣確定氫脆敏感性的方法［４８］。美標(biāo)逡逑描述的試驗方法中總共有７種形狀的試樣，其中６種為缺口試樣，１種為光滑試樣，逡逑通常采用應(yīng)力環(huán)對缺口圓棒試樣進行持久載荷試驗。試驗前要對應(yīng)力環(huán)進行標(biāo)定，逡逑試驗時將試樣穿過應(yīng)力環(huán)的中心N<且安裝在應(yīng)力環(huán)上，通過應(yīng)力環(huán)的彈性變形對試逡逑樣產(chǎn)生拉伸載荷。對試樣加載后保持２００ｈ，觀察試樣的斷裂情況來判斷試樣的l#脆逡逑敏感性［４９］。我國航空工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ＨＢ５０６７．邋１－２００５和歐洲標(biāo)準(zhǔn)ＥＮ２８３２：１９９３中介紹的試逡逑驗方法在結(jié)果判定上較為簡便，通過試樣的斷裂與否直接判定其氫脆斷裂傾向的Q囧義銜�，试验采用缺空O焓匝�，壤_跡保菜荊匝詮娑ǖ腦睪上魯志美歟玻埃埃楨義希狹眩蛉銜門牧銜耷獯嘍狹亞憬�；如p}有一個試樣發(fā)牛．?dāng)嗔�，則認為該批逡逑試樣米通過氫脆試驗，不能對材料進行后續(xù)的加工，應(yīng)在除氫處邱后再評定其l#逡逑脆敏感性，最終判定該批材料足否能繼續(xù)使用。逡逑

敏感性［４９］。我國航空工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ＨＢ５０６７．邋１－２００５和歐洲標(biāo)準(zhǔn)ＥＮ２８３２：１９９３中介紹的試逡逑驗方法在結(jié)果判定上較為簡便，通過試樣的斷裂與否直接判定其氫脆斷裂傾向的Q囧義銜�，试验采用缺空O焓匝�，壤_跡保菜荊匝詮娑ǖ腦睪上魯志美歟玻埃埃楨義希狹�，则茹暘搁T牧銜耷獯嘍狹亞憬�；如p}有一個試樣發(fā)牛．?dāng)嗔�，則認為該批逡逑試樣米通過氫脆試驗，不能對材料進行后續(xù)的加工，應(yīng)在除氫處邱后再評定其l#逡逑脆敏感性，最終判定該批材料足否能繼續(xù)使用。逡逑￣￣邋邐邐邐邐邐￣二邋—｜Ｎ逡逑Ｍ邐ｒ邐４＝邋—邋＾逡逑圖１－２邋ｖ型缺口拉伸試樣逡逑（３邋）慢應(yīng)變速率拉伸試驗。慢應(yīng)變速率拉伸試驗足在應(yīng)變速字．機上緩慢勻速逡逑地將試樣拉伸至斷裂，如圖１－３所示，可以用于測量金屬的氫脆敏感性。如果將試逡逑樣浸在某溶液中如Ｈ２Ｓ水溶液，則可以研究試樣在該溶液里發(fā)牛的應(yīng)力腐蝕開裂：１１１。逡逑９逡逑

【參考文獻】

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本文編號：2815748