氫致裂紋又稱延遲裂紋,在工程上造成的失效案例,多年來一直都有報道,引起相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者的持久關(guān)注。目前已經(jīng)給出的含氫斷裂準(zhǔn)則,只是基于對單一材料試驗結(jié)果的數(shù)據(jù)擬合,并沒有給出足夠的物理機制,更加沒有廣泛的適用性。本文基于斷裂力學(xué)相關(guān)理論,針對試驗結(jié)果給出新的含氫斷裂失效準(zhǔn)則,通過分子動力學(xué)模擬進(jìn)行細(xì)節(jié)修正,擁有普遍的適用性及明確的物理機理,并且設(shè)計相關(guān)實驗驗證了該準(zhǔn)則的合理性,對工程上控制氫致裂紋具有重要意義。首先,通過電化學(xué)充氫方法系統(tǒng)地研究了氫對鋼鐵材料的作用形式及規(guī)律。材料中的氫具有促進(jìn)裂紋擴展的載荷作用和降低裂紋抗力的脆化作用,其中氫的載荷作用以裂紋內(nèi)腔內(nèi)殘余氫的分子氣壓的形式體現(xiàn)。而擴散氫的脆化作用致使塑性變形能力降低,對應(yīng)著延伸率和斷面收縮率的降低以及斷口形貌的韌脆轉(zhuǎn)變。然而擴散氫對屈服強度和抗拉強度等強度指標(biāo)則沒有明顯影響,即使在特殊條件下,試驗過程中發(fā)生斷裂強度下降的現(xiàn)象,也是由于形成的氫致裂紋對試樣承載面積降低造成的,并非材料力學(xué)性能發(fā)生改變。因此,擴散氫對塑性變形能力的減弱是導(dǎo)致斷裂韌性降低的主要原因。而塑性變形由于增加了氫陷阱密度導(dǎo)致充氫效果的增強,則會加劇氫損傷行為... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：150 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

Q235鋼試樣截面金相組織

- 18 -c) Before etching, 150 mA/cm2d) After etching, 150 mA/cm2圖 2-3 Q235 鋼充氫后截面金相照片F(xiàn)ig. 2-3 Metallographic structure of Q235 steel after hydrogen charged

b) Left part c) Middle part圖 2-5 圓棒試樣過量充氫后外觀照片F(xiàn)ig.2-5 Appearance photos of the round bar after hydrogen charged excessively將產(chǎn)生鼓泡的圓棒試樣沿著直徑橫向切開，鑲制金相試樣，打磨拋光，拍攝截面的金相組織照片，觀察試樣內(nèi)部的裂紋位置及分布，如，試樣近表面的周邊處裂紋最多，而中心部分幾乎不存在裂紋。這是部位在外表面，在近表面的部位形成氫的高濃度區(qū)，因此該處最先形紋，如此則進(jìn)一步證明材料中的氫具有載荷的作用，并且這里的載荷紋內(nèi)腔的氫壓作用，作用方向為垂直于裂紋內(nèi)表面向外。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高壓氣瓶用34CrMo4鋼抗氫脆性能及影響因素[J]. 尹謝平,李斌,高增梁,吳傳瀟,蔣錫軍.  中國特種設(shè)備安全. 2018(01)
[2]斷裂韌度CTOD評定技術(shù)的現(xiàn)狀及應(yīng)用[J]. 徐斌,顏銀標(biāo).  材料導(dǎo)報. 2012(11)
[3]氫對GH690合金斷裂韌性和斷裂行為的影響[J]. 王富強,王磊,劉楊,王朋,封輝.  腐蝕科學(xué)與防護技術(shù). 2010(05)
[4]氫對X70管線鋼預(yù)裂紋試樣斷裂性能的影響[J]. 王榮.  中國腐蝕與防護學(xué)報. 2008(02)
[5]1500 MPa級40CrNi3MoV鋼的氫脆敏感性[J]. 田野,王毛球,李金許,時捷,惠衛(wèi)軍,董瀚.  金屬學(xué)報. 2008(04)
[6]氫促進(jìn)純鎳位錯發(fā)射的分子動力學(xué)模擬及實驗證明[J]. 李忠吉,李金許,褚武揚,王燕斌,喬利杰.  金屬學(xué)報. 2002(01)
[7]氫致開裂和應(yīng)力腐蝕機理的前沿問題[J]. 褚武揚.  腐蝕科學(xué)與防護技術(shù). 1993(03)
[8]低合金高強鋼氫致裂紋敏感性的研究[J]. 張文鉞,広瀨明夫.  金屬科學(xué)與工藝. 1983(03)
[9]金屬的氫脆[J]. 萬曉景.  材料保護. 1979(Z1)

博士論文
[1]大型鍛件氫脆損傷機理的研究[D]. 李杰.燕山大學(xué) 2016

碩士論文
[1]高強度非調(diào)質(zhì)鋼的氫脆敏感性研究[D]. 徐智寶.北京交通大學(xué) 2018
[2]高強度馬氏體鋼的氫致開裂特征研究[D]. 郭昀靜.昆明理工大學(xué) 2012



本文編號：3570398