【摘要】：采用高溫高壓氣相熱充氫方法,將氫充入SA508-Ⅲ鋼.在常溫下,研究了氫與SA508-Ⅲ鋼的拉伸變形行為的交互作用,以澄清鋼的氫致脆性機理,為核電用鋼的安全設(shè)計提供理論依據(jù).結(jié)果表明,充氫使鋼的屈服強度略升高,而鋼的斷面收縮率明顯降低.充氫后鋼的拉伸斷口由純微孔聚集型斷口轉(zhuǎn)變?yōu)轫g窩加河流花樣復合型斷口.鋼的屈服強度升高主要歸因于在彈性變形階段氫對位錯的釘扎,從而阻礙了位錯開動.然而在塑性變形階段,氫隨可動位錯遷移并不斷富集于碳化物與基體界面處,當氫濃度達到一定值時,造成碳化物與基體之間的結(jié)合強度降低,從而引起鋼的塑性降低.
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圖片說明： 的標距尺寸為鐖5mm×25mm．選取充氫和未充氫兩組試樣，每組各取3個平行試樣，結(jié)果取平均值，較好地保證了測試結(jié)果的重現(xiàn)性．采用位移控制加載方式，在SANS－CMT5105電子萬能試驗機上進行拉伸性能測試，應變速率為5×10－3s－1．利用JEOL6510A掃描電子顯微鏡和TECNAIG2透射電子顯微鏡對鋼的拉伸斷口和組織進行觀察分析．2結(jié)果與討論2.1鋼的初始顯微組織特征SA508－Ⅲ鋼的微觀組織見圖1．其中黑色部分為鐵素體區(qū)，白色部分為M3C型碳化物，呈粒狀，其平均尺寸約為100nm，在晶界和晶粒內(nèi)均有分布．圖1SA508－Ⅲ鋼的微觀組織Fig.1MicrostructureofSA508－Ⅲsteel2.2鋼的拉伸性能及斷口特征未充氫和充氫SA508－Ⅲ鋼的應力－應變曲線如圖2所示，圖3為圖2在屈服附近的放大，對應的拉伸性能見表1．可見，氫對鋼的抗拉強度沒有明顯影響，屈服強度略增加，而對鋼的塑性影響顯著．圖4為未充氫和充氫SA508－Ⅲ鋼宏觀斷口形貌．可見，未充氫試樣宏觀斷口呈杯錐狀，由纖維區(qū)、放射區(qū)和剪切唇區(qū)組成，塑性變形量很大，是典型的韌性斷裂;充氫試樣斷口纖維區(qū)消失，放射區(qū)所占比例增加，放射線消失，出現(xiàn)“魚眼”特征．圖5為未充氫和充氫SA508－Ⅲ鋼微觀斷口形貌．可見，未充氫試樣拉伸斷口主要由韌窩構(gòu)成，，是典型的微孔聚集型斷裂，如圖5a所示．充氫試樣的微觀斷口呈河流狀花樣，如圖5b所示．由于SA508－Ⅲ鋼晶粒內(nèi)部存在許多彌散的碳化物，鋼在拉伸變形過程中隨著應力的不斷增加，在氫的作用下，裂紋則起源于碳化物，斷裂路徑主要與碳化物質(zhì)點有關(guān)，斷口形態(tài)特征似河流，表現(xiàn)出明顯的韌－脆轉(zhuǎn)變特性［4］．2.3氫對鋼強度的影響由圖2可知，與未充氫鋼相比，充氫鋼屈服強度略升高，抗拉強度無明顯變化．這表明在屈
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圖片說明： 形貌．可見，未充氫試樣拉伸斷口主要由韌窩構(gòu)成，是典型的微孔聚集型斷裂，如圖5a所示．充氫試樣的微觀斷口呈河流狀花樣，如圖5b所示．由于SA508－Ⅲ鋼晶粒內(nèi)部存在許多彌散的碳化物，鋼在拉伸變形過程中隨著應力的不斷增加，在氫的作用下，裂紋則起源于碳化物，斷裂路徑主要與碳化物質(zhì)點有關(guān)，斷口形態(tài)特征似河流，表現(xiàn)出明顯的韌－脆轉(zhuǎn)變特性［4］．2.3氫對鋼強度的影響由圖2可知，與未充氫鋼相比，充氫鋼屈服強度略升高，抗拉強度無明顯變化．這表明在屈服階段材料發(fā)生硬化．在彈性變形階段低載荷條件下，圖2SA508－Ⅲ鋼應力－應變曲線Fig.2Stress-straincurvesofSA508－Ⅲsteel30東北大學學報(自然科學版)第36卷
【作者單位】： 東北大學材料與冶金學院;
【基金】：國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃項目(2011CB610506) 國家自然科學基金資助項目(51371044,51171039) 中央高�；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金資助項目(N130410001)
【分類號】：TG142.1

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