氫是鋼中有害元素。氫的擴散和聚集不僅降低材料的力學性能,還會產(chǎn)生白點等缺陷。白點阻斷金屬基體的連貫性,導致金屬零件的疲勞和突然斷裂,具有很大的危害。如何有效預控白點萌生是目前亟待解決的問題。本文從細觀的層面,著重研究細觀視域下的白點萌生機理及大型鍛件在熱處理過程中的氫擴散問題。對于預控白點萌生,提高鍛件質(zhì)量具有重要的意義。為探明氫對材料損傷行為,本文采用電化學充氫的方式,通過不同充氫電流,充氫時間表征鋼內(nèi)氫含量,模擬鋼中氫富集對Cr5鋼的影響,探究了充氫后白點的擴展特征。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展。充氫后的試樣斷口韌窩明顯變淺,表明充氫會顯著降低試樣韌性。針對多因素耦合條件下白點萌生特性,本文基于內(nèi)聚力模型、氫壓理論和應力作用下氫富集理論,建立了白點萌生擴展的多裂紋分析模型。研究了氫濃度、內(nèi)聚力強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萌生的臨界氫濃度及其變化趨勢。同時本文針對影響白點萌生的多因素進行正交分析,確定了誘導白點萌生的主要因素。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)聚力強度。大裂紋是... 

【文章來源】：河南理工大學河南省

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學位級別】：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)境中服役進入
    1.4 鋼中白點及其影響因素
        1.4.1 鋼中白點成因
        1.4.2 白點萌生的影響因素
    1.5 氫致裂紋的萌生機理
        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 氫的擴散機制
        2.1.1 物質(zhì)濃度梯度下氫的擴散
        2.1.2 應力誘導氫擴散
    2.2 氫壓計算模型
        2.2.1 基于化學勢平衡的氫壓方程
        2.2.2 考慮應力作用的陷阱內(nèi)氫壓方程
        2.2.3 Kazinczy微孔隙氫壓強度計算模型
    2.3 氫對材料性能的影響
3 電化學充氫對Cr5 鋼損傷行為研究
    3.1 電化學充氫原理
    3.2 實驗方法與材料
    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算模型
        4.1.4 應力對氫擴散的影響
    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 氫擴散與內(nèi)聚力強度耦合及其計算流程
    4.3 單裂紋白點萌生分析
    4.4 多裂紋耦合對白點萌生的影響
    4.5 基于多裂紋白點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)捕獲氫的激活與擴散行為研究
    5.1 鋼中氫行為
        5.1.1 鋼中氫擴散
        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)構對氫擴散的擴散
        5.3.2 α-Fe中保溫溫度對氫擴散的影響
        5.3.3 α-Fe中加熱速率對氫擴散的影響
        5.3.4 孔隙形態(tài)對氫擴散的影響
    5.4 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
參考文獻
作者簡歷
學位論文數(shù)據(jù)集


【參考文獻】：
期刊論文
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[3]TP80CQJ材料電化學充氫后力學性能研究[J]. 周芳,羅宏,劉凱,陳志剛,趙景浩,蔣勇.  熱加工工藝. 2018(14)
[4]回火溫度對系泊鏈鋼氫擴散行為的影響[J]. 蘇令超,程曉英,張詩洋.  熱加工工藝. 2018(08)
[5]陰極充氫對1000 MPa級高強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)
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[7]電化學充氫條件下氫對X80級管線鋼力學性能的影響[J]. 段琳娜,陳健,汪兵,蘇航,陳曉玲,潘濤.  金屬熱處理. 2017(06)
[8]大型鍛件中氫擴散的研究[J]. 譚天宇,杜鳳山,李杰,吳碩,馮巖峰.  塑性工程學報. 2017(01)
[9]鋼中白點的微觀形貌及其與夾雜物和偏析的關系[J]. 郭立波,李朋,高延慶.  理化檢驗(物理分冊). 2016(11)
[10]金屬薄板的氫擴散試驗[J]. 李杰,杜鳳山,梁陽,吳碩,譚天宇.  鋼鐵. 2016(09)

博士論文
[1]大型鍛件白點萌生機理及預控研究[D]. 范俊鍇.燕山大學 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 2007



本文編號：3180928