高強(qiáng)鋼在含氫環(huán)境的服役過(guò)程中極易發(fā)生氫脆,表現(xiàn)為毫無(wú)預(yù)兆的突然失效斷裂,氫致裂紋特征一般呈沿晶或者準(zhǔn)解理開裂。通過(guò)觀察斷口形貌能夠揭示氫致開裂過(guò)程中的裂紋萌生處及擴(kuò)展路徑上的微觀組織。高強(qiáng)鋼根據(jù)強(qiáng)化方式的不同具有多種微觀特征,氫致開裂的過(guò)程反應(yīng)了微觀結(jié)構(gòu)與氫的相互作用,其本質(zhì)是氫對(duì)微觀結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行破壞并誘發(fā)裂紋形成。因此,研究高強(qiáng)鋼中導(dǎo)致氫致開裂的關(guān)鍵微觀組織有助于揭示鋼材發(fā)生氫脆的失效機(jī)制。本論文以不同強(qiáng)度級(jí)別的高強(qiáng)鋼為主要研究對(duì)象。采用微觀結(jié)構(gòu)觀察、物相分析和三維原子探針元素分析等方法觀察了高強(qiáng)鋼微觀結(jié)構(gòu)并分析了關(guān)鍵位置的氫分布。結(jié)合了氫滲透、氫的熱脫附測(cè)試和氫含量測(cè)量三種測(cè)試手段分析了高強(qiáng)鋼中的氫陷阱位置、氫的擴(kuò)散系數(shù)和導(dǎo)致氫致開裂的臨界氫濃度。采用預(yù)充氫和動(dòng)態(tài)充氫拉伸的方法評(píng)估了高強(qiáng)鋼的氫脆敏感性并觀察了斷口形貌。結(jié)果表明,AISI 4140鋼調(diào)質(zhì)處理后組織為回火索氏體。采用掃描電鏡觀察并用統(tǒng)計(jì)軟件計(jì)算得出,析出碳化物平均直徑為200 nm,約占視場(chǎng)總面積20.2%。晶內(nèi)和晶界上均發(fā)現(xiàn)碳化物析出。三維原子探針結(jié)果表明,碳化物為M23C6或M3C型碳化物（M可能為Cr、M... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：123 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．４鋼中原子氫在晶格中的位置示意圖１２８１?（ａ）原子尺寸觀測(cè)示意圖；（ｂ）微觀尺寸觀測(cè)??

部分高強(qiáng)鋼來(lái)說(shuō)，是可以應(yīng)用Ｇｒｉｆｆｉｔｈ判據(jù)的。在氫的作用下，這些高強(qiáng)鋼在彈??性階段就會(huì)發(fā)生失效斷裂，因而不存在塑性變形過(guò)程。還有一種說(shuō)法認(rèn)為大量位??錯(cuò)運(yùn)動(dòng)也會(huì)伴隨著弱鍵過(guò)程，并且會(huì)增加對(duì)應(yīng)位置弱鍵的應(yīng)力，如圖１．５所示。??ＨＥＤＥ?Ｈ??（ｂ）?＾?）?４．?（ｃ）?ｙ／??圖１．５弱鍵機(jī)制的示意圖｜３（）｜：?（ａ）晶格間隙中的氫（ｂ）氫吸附和（ｃ）沉淀／析出相上的氫??會(huì)削弱原子之間的鍵合力，導(dǎo)致拉伸應(yīng)力增加，最終原子層發(fā)生分離，裂紋隨即形成??１１??

式擴(kuò)展１１７１??位錯(cuò)源發(fā)出的《個(gè)位錯(cuò)遇到阻礙，如晶界、亞晶界和第二相時(shí)，就會(huì)塞積在??阻礙物前，形成長(zhǎng)為Ｌ的位錯(cuò)塞積群，如圖１．７所示。???丄丄丄丄丄丄丄丄丄丄丄丄６＞??圖１．７位錯(cuò)塞積在三叉晶界處示意圖??在位錯(cuò)塞積群的頂端〇，坐標(biāo)為（〃，０）處的應(yīng)力集中為：??Ｔ?＝?（ｘａ－Ｔｆ）［ｌ?＋?（Ｌ／ｒ）１／２］??ａ?＝?１．５（Ｔａ?—?ＴｆＸＬ／ｒ）１’２?ｓｉｎ?０?ｃｏｓ登?（１．３７）??式中，ｒａ為外加應(yīng)力；為晶格摩擦應(yīng)力。塞積群的應(yīng)力集中和塞積群長(zhǎng)度ｉ的??平方根成正比。也就是說(shuō)，隨著１和《升高，應(yīng)力集中加劇。當(dāng)存在氫時(shí)，則存??在一個(gè)附加應(yīng)力ｔｃ（Ｈ），作用在被氫氣團(tuán)所包圍的位錯(cuò)上。它和外應(yīng)力Ｔａ共同促??進(jìn)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。因此，如存在氫時(shí)式（１．３３）變?yōu)椋??ａ＿（Ｈ）?＝?（ｋＴａ－ｙｐＬ／ｐｒ）］１／２?（１．３８）??當(dāng)外加應(yīng)力Ｔａ增大至臨界值時(shí)，將導(dǎo)致Ｄ點(diǎn)處的？胃⑴）等于原子間結(jié)合力ａｔ／ｌ。??１３??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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