在海洋環(huán)境中多采用犧牲陽極的陰極保護法來保護服役鋼鐵材料,這種方法由于保護電位過負,使得暴露的鋼鐵材料基體長期處于穩(wěn)定的充氫狀態(tài),這樣就會有少部分氫進入到材料中,富集于位錯、晶界、非金屬夾雜等結構的缺陷處,導致氫致開裂等形式的破壞。因此對鋼鐵材料在海洋環(huán)境中的氫致開裂行為的研究具有十分重要的意義。目前很多學者只是針對于管線鋼,船板鋼,高強鋼,高碳鋼等儲氫材料進行研究,這類鋼本身微觀組織結構比較復雜,存在多相組織,所做研究只是對其具體鋼鐵材料整體的氫脆敏感性進行評價,加之很少有人對低碳鋼氫脆敏感性進行研究,因此本文選用兩種低碳鋼,具有單一相組織鐵素體的IF鋼與鐵素體+馬氏體基體的雙相DP鋼作為實驗材料。采用電化學充氫方式,對兩種實驗鋼氫脆敏感性進行研究。通過預變形的手段增加實驗鋼中位錯,測試了實驗鋼的應力-應變曲線,內(nèi)耗溫度譜,DSC曲線,氫含量和氫滲透率,觀察了實驗鋼斷口形貌和位錯密度的變化,探討了實驗鋼的脆化斷裂機制以及充氫對螺位錯密度變化的影響,具體的研究成果如下:（1）通過氫含量測定,實驗鋼經(jīng)充氫后氫含量變化分別為:冷軋IF鋼由1.6ppm增加到3 ppm;退火IF鋼由1.5 p... 

【文章來源】：遼寧科技大學遼寧省

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

鐵素體型鋼焊接中氫的存在狀態(tài)[38]

遼寧科技大學碩士學位論文11純度惰性氣體氛圍中于高純石墨坩堝中加熱至融化，H會從試樣中逸出，隨后將產(chǎn)生的氣體通過熱的氧化銅，氣體中的氫會轉(zhuǎn)化為水，即：Cu+OHCuO2H2（1.8）通過紅外檢測器檢測水的含量，進而可以計算出氫的含量[49]。該實驗方法可以快速測量充氫后的試樣，缺點在于不能明確的區(qū)分所測結果中可擴散氫與不可擴散氫。②集氣法甘油集氣法是氣體容積量法中最常用的方法，至今也有很多研究者使用這種方法。將充氫后的試樣清凈，放入擴散氫測定容器中（如圖1.2），在恒溫條件下放置一段時候后，記錄前后兩次甘油液面高度，用兩次甘油液面差h以及管子內(nèi)壁直徑d，截面S，計算排出氫的體積，則試樣中可擴散氫含量CH（質(zhì)量分數(shù)）由下式計算[50]：89.88×PTC00HWTvP（1.9）式中：T0為273K；P為實驗環(huán)境氣壓0.103MPa；P0為大氣壓0.101MPa；T為試驗溫度318K；W為試樣質(zhì)量mg；ρ為氫氣密度0.08988g/L；Δv為擴散氫的體積mL。圖1.2可擴散氫測量裝置圖Fig.1.2Equipmentfordiffusiblehydrogencontenttest甘油法雖然使用簡單方便，但是其準確性不高，由于甘油的粘度大，試件中逸出的氫氣泡常常附著在試件和收集器壁上，或懸浮在甘油中，不能全部上浮至液面，甚至有一小部分氫氣會溶解在甘油中。隨后有研究者改用水銀進行測定。由于水銀的比重大、粘度低、氫氣泡容易上浮，所以測定準確。但是，由于水銀有毒，而且價格較貴，限制了它的廣泛應用[51]。③熱脫附TDSTDS設備采用真空升溫脫氫和四極質(zhì)譜儀分析方法，分析精度高達0.01×10-6，

遼寧科技大學碩士學位論文13伸率等，還可通過掃描電鏡觀察其斷口形貌，通過這些指標評價氫致開裂敏感性。（2）恒載荷實驗恒載荷實驗方法較為簡單，自發(fā)明以來已經(jīng)經(jīng)過了多位研究者的多次改裝。該方法用杠桿原理，事先將杠桿調(diào)平，在杠桿一段加一定量的砝碼作為恒定的載荷，實驗夾持在另一端，可以根據(jù)需求選擇適當?shù)母g液。該方法可根據(jù)斷裂時間的長短來評價實驗試樣的氫致開裂敏感性，用該方法測量金屬材料時，為了加快實驗周期，可在實驗前將試樣標距段處事先做一個缺口。該實驗設備經(jīng)濟實用，可批量組裝，但實驗周期較長。圖1.3砝碼恒載荷實驗裝置Fig.1.3Weightconstantloadexperimentaldevice（3）恒應變實驗常用的恒應變測試方法有C型彎曲，U型彎曲法，梁彎曲法。相比上兩種方法，恒應變實驗更加簡單，一般只需要一個夾具即可。圖1.4為U型彎曲法示意圖，將制作好的實驗夾具放在相應腐蝕液中，定期觀察試樣開裂或者斷裂情況，該方法實驗結果很難定量化，因此常用作對比比較[3,55]。圖1.4U型彎曲試樣Fig.1.4U-shapedbendingspecimen

【參考文獻】：
期刊論文
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[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)
[6]汽車用590MPa級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]低合金高強度耐候鋼在干濕交替環(huán)境下模擬工業(yè)大氣的腐蝕行為研究[J]. 吳志鋒,宋義全,馮宇飛,安玥.  熱加工工藝. 2017(12)
[8]拉伸變形對AA6016鋁合金汽車外板再結晶組織及性能的影響[J]. 高冠軍,李家棟,李勇,王昭東,賀晨,邸洪雙.  哈爾濱工業(yè)大學學報. 2017(05)
[9]1000MPa級0Cr16Ni5Mo鋼的氫脆敏感性研究[J]. 孫永偉,陳繼志,劉軍.  金屬學報. 2015(11)
[10]先進高強度鋼氫脆的研究進展[J]. 羅潔,郭正洪,戎詠華.  機械工程材料. 2015(08)

博士論文
[1]微觀組織和合金成分對高錳奧氏體TWIP鋼延遲斷裂的影響[D]. 昝娜.東北大學 2015



本文編號：3452661