氫是鋼中有害元素。氫的擴(kuò)散和聚集不僅降低材料的力學(xué)性能,還會(huì)產(chǎn)生白點(diǎn)等缺陷。白點(diǎn)阻斷金屬基體的連貫性,導(dǎo)致金屬零件的疲勞和突然斷裂,具有很大的危害。如何有效預(yù)控白點(diǎn)萌生是目前亟待解決的問題。本文從細(xì)觀的層面,著重研究細(xì)觀視域下的白點(diǎn)萌生機(jī)理及大型鍛件在熱處理過程中的氫擴(kuò)散問題。對(duì)于預(yù)控白點(diǎn)萌生,提高鍛件質(zhì)量具有重要的意義。為探明氫對(duì)材料損傷行為,本文采用電化學(xué)充氫的方式,通過不同充氫電流,充氫時(shí)間表征鋼內(nèi)氫含量,模擬鋼中氫富集對(duì)Cr5鋼的影響,探究了充氫后白點(diǎn)的擴(kuò)展特征。研究結(jié)果表明,充氫后大量的氫聚集在試樣表面產(chǎn)生鼓泡,伴有縱向裂紋沿鼓泡擴(kuò)展。充氫后的試樣斷口韌窩明顯變淺,表明充氫會(huì)顯著降低試樣韌性。針對(duì)多因素耦合條件下白點(diǎn)萌生特性,本文基于內(nèi)聚力模型、氫壓理論和應(yīng)力作用下氫富集理論,建立了白點(diǎn)萌生擴(kuò)展的多裂紋分析模型。研究了氫濃度、內(nèi)聚力強(qiáng)度以及多裂紋等因素的影響。通過逐次循環(huán)的方式,確定了多因素影響條件下白點(diǎn)萌生的臨界氫濃度及其變化趨勢。同時(shí)本文針對(duì)影響白點(diǎn)萌生的多因素進(jìn)行正交分析,確定了誘導(dǎo)白點(diǎn)萌生的主要因素。結(jié)果表明高濃度的氫聚集于裂紋端部,大大降低了鋼的內(nèi)聚力強(qiáng)度。大裂紋是... 

【文章來源】：河南理工大學(xué)河南省

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究的目的以及意義
    1.2 大鍛件中的主要缺陷
    1.3 鋼中氫的主要來源
        1.3.1 冶煉和澆注
        1.3.2 酸洗和電鍍
        1.3.3 焊接
        1.3.4 含氫環(huán)境中服役進(jìn)入
    1.4 鋼中白點(diǎn)及其影響因素
        1.4.1 鋼中白點(diǎn)成因
        1.4.2 白點(diǎn)萌生的影響因素
    1.5 氫致裂紋的萌生機(jī)理
        1.5.1 氫壓理論
        1.5.2 弱鍵理論
        1.5.3 氫吸附降低表面能理論。
    1.6 細(xì)觀視域下鋼中氫行為的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.7 本文研究內(nèi)容
2 鋼中氫行為
    2.1 氫的擴(kuò)散機(jī)制
        2.1.1 物質(zhì)濃度梯度下氫的擴(kuò)散
        2.1.2 應(yīng)力誘導(dǎo)氫擴(kuò)散
    2.2 氫壓計(jì)算模型
        2.2.1 基于化學(xué)勢平衡的氫壓方程
        2.2.2 考慮應(yīng)力作用的陷阱內(nèi)氫壓方程
        2.2.3 Kazinczy微孔隙氫壓強(qiáng)度計(jì)算模型
    2.3 氫對(duì)材料性能的影響
3 電化學(xué)充氫對(duì)Cr5 鋼損傷行為研究
    3.1 電化學(xué)充氫原理
    3.2 實(shí)驗(yàn)方法與材料
    3.3 結(jié)果討論與分析
        3.3.1 充氫后表面形貌分析
        3.3.2 充氫后斷口形貌分析
    3.4 本章小結(jié)
4 基于內(nèi)聚力模型的白點(diǎn)萌生及臨界氫濃度研究
    4.1 氫作用下內(nèi)聚力模型
        4.1.1 內(nèi)聚力模型
        4.1.2 氫的影響
        4.1.3 鋼內(nèi)氫濃度與微孔隙氫壓計(jì)算模型
        4.1.4 應(yīng)力對(duì)氫擴(kuò)散的影響
    4.2 分析模型
        4.2.1 分析模型來源
        4.2.2 邊界條件及網(wǎng)格劃分
        4.2.3 材料屬性
        4.2.4 氫擴(kuò)散與內(nèi)聚力強(qiáng)度耦合及其計(jì)算流程
    4.3 單裂紋白點(diǎn)萌生分析
    4.4 多裂紋耦合對(duì)白點(diǎn)萌生的影響
    4.5 基于多裂紋白點(diǎn)萌生因素的正交分析
    4.6 本章小結(jié)
5 熱處理過程中鋼內(nèi)捕獲氫的激活與擴(kuò)散行為研究
    5.1 鋼中氫行為
        5.1.1 鋼中氫擴(kuò)散
        5.1.2 陷阱內(nèi)氫壓
    5.2 分析模型
    5.3 結(jié)果分析與討論
        5.3.1 鋼內(nèi)組織結(jié)構(gòu)對(duì)氫擴(kuò)散的擴(kuò)散
        5.3.2 α-Fe中保溫溫度對(duì)氫擴(kuò)散的影響
        5.3.3 α-Fe中加熱速率對(duì)氫擴(kuò)散的影響
        5.3.4 孔隙形態(tài)對(duì)氫擴(kuò)散的影響
    5.4 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
作者簡歷
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]氫在雙相不銹鋼中的擴(kuò)散模擬[J]. 陶平,王艷飛,鞏建鳴,吳煒杰,梁濤.  上海交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(09)
[2]氫在低合金高強(qiáng)鋼中的擴(kuò)散系數(shù)研究[J]. 楊超飛,薛鋼,代雪佳,王濤,牛繼承.  材料開發(fā)與應(yīng)用. 2018(04)
[3]TP80CQJ材料電化學(xué)充氫后力學(xué)性能研究[J]. 周芳,羅宏,劉凱,陳志剛,趙景浩,蔣勇.  熱加工工藝. 2018(14)
[4]回火溫度對(duì)系泊鏈鋼氫擴(kuò)散行為的影響[J]. 蘇令超,程曉英,張?jiān)娧?  熱加工工藝. 2018(08)
[5]陰極充氫對(duì)1000 MPa級(jí)高強(qiáng)鋼氫脆敏感性的影響[J]. 郭建章,高心心,張海兵.  熱加工工藝. 2017(22)
[6]汽車用590MPa級(jí)別雙相鋼氫致延遲開裂行為的研究[J]. 謝春乾,韓赟,鄺霜.  熱加工工藝. 2017(20)
[7]電化學(xué)充氫條件下氫對(duì)X80級(jí)管線鋼力學(xué)性能的影響[J]. 段琳娜,陳健,汪兵,蘇航,陳曉玲,潘濤.  金屬熱處理. 2017(06)
[8]大型鍛件中氫擴(kuò)散的研究[J]. 譚天宇,杜鳳山,李杰,吳碩,馮巖峰.  塑性工程學(xué)報(bào). 2017(01)
[9]鋼中白點(diǎn)的微觀形貌及其與夾雜物和偏析的關(guān)系[J]. 郭立波,李朋,高延慶.  理化檢驗(yàn)(物理分冊(cè)). 2016(11)
[10]金屬薄板的氫擴(kuò)散試驗(yàn)[J]. 李杰,杜鳳山,梁陽,吳碩,譚天宇.  鋼鐵. 2016(09)

博士論文
[1]大型鍛件白點(diǎn)萌生機(jī)理及預(yù)控研究[D]. 范俊鍇.燕山大學(xué) 2013

碩士論文
[1]加氫站高壓氫系統(tǒng)工藝參數(shù)研究[D]. 李磊.浙江大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3180928