利用OM、SEM、EBSD、TEM等手段,分別對(duì)熱軋態(tài)和退火態(tài)耐酸管線鋼的微觀組織、晶界分布、位錯(cuò)及析出相進(jìn)行表征,測(cè)試了不同組織管線鋼的氫致開裂（HIC）敏感性,計(jì)算分析了有效氫擴(kuò)散系數(shù)、氫陷阱密度及其對(duì)不同組織的氫捕獲效率,重點(diǎn)探討了鐵素體/珠光體（F/P）界面對(duì)耐酸管線鋼HIC敏感性的影響。結(jié)果表明,隨著管線鋼珠光體含量的增加,F/Fe₃C界面及F/P界面越多,二者作為不可逆氫陷阱會(huì)阻礙氫的擴(kuò)散,提高氫的捕獲效率,有效氫擴(kuò)散系數(shù)降低,管線鋼的HIC敏感性提高;F/P界面附近位錯(cuò)的聚集會(huì)加速氫原子向高界面能的F/P界面聚集,使氫致裂紋起始于F/P界面處,并沿著F/P界面擴(kuò)展。 

【文章來源】：武漢科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,43(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

熱軋態(tài)試樣不同顯微組織處的顯微硬度

圖8所示為熱軋態(tài)和退火態(tài)管線鋼試樣的電化學(xué)氫滲透曲線,利用式(2)計(jì)算得到試樣的氫擴(kuò)散系數(shù)Deff依次為1.20×10-6、2.23×10-6 cm2·s-1。一般而言,Deff越小,表明材料對(duì)氫的捕獲效率越高,亦即氫原子在材料中擴(kuò)散越困難。由此可見,熱軋態(tài)試樣相比于退火態(tài)試樣,具有更高的氫捕獲效率。圖9所示為熱軋態(tài)和退火態(tài)管線鋼試樣的放氫曲線,根據(jù)式(5)～式(6)計(jì)算得到兩試樣中不同類型的氫濃度,如表4所示。由表4可知,兩試樣的晶格氫濃度CL和可逆氫濃度Cr差別較小,而不可逆氫濃度Cir相差很大,熱軋態(tài)試樣的不可逆氫濃度遠(yuǎn)大于退火態(tài)試樣。

鋼中氫致裂紋萌生與擴(kuò)展過程可由圖10表示。由圖10所示,氫原子在氫陷阱處捕獲聚集并結(jié)合成氫分子后產(chǎn)生氫壓,當(dāng)氫壓超過臨界值時(shí),氫致裂紋就會(huì)萌生。表3的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,隨著珠光體含量的增加,每1%P對(duì)應(yīng)的F/P界面裂紋數(shù)量顯著增大,其萌生裂紋能力也顯著提高。前文提到,與珠光體相關(guān)的F/P界面及F/Fe3C界面均為強(qiáng)氫陷阱,即容易捕獲氫原子。但如圖7所示,只有F/P界面處觀察到氫致裂紋,而F/Fe3C界面未發(fā)現(xiàn)裂紋。實(shí)際上,盡管兩者都是強(qiáng)氫陷阱,但珠光體內(nèi)的鐵素體和Fe3C界面具有特定的取向關(guān)系[13],界面能較低,而F/P界面被高能的非共格界面隔開,具有更高的界面能[14],氫原子傾向于在界面能較高的F/P界面處聚集,以降低整體界面能。此外,珠光體相變過程中因體積變化所形成的沿晶應(yīng)力場(chǎng)也會(huì)導(dǎo)致F/P界面處局部氫濃度增加(見圖10(b)),這使得氫致裂紋更容易在F/P相界面處萌生,而不是在珠光體內(nèi)部的F/Fe3C界面處。由于氫原子容易在由硬質(zhì)相與金屬基體組成的界面通道上擴(kuò)散[15],鐵素體與珠光體組織之間的硬度差(見圖2)正好滿足氫原子快速擴(kuò)散通道的條件。因此,當(dāng)裂紋在F/P界面萌生后,氫原子不斷通過F/P界面向裂紋尖端擴(kuò)散,從而促進(jìn)裂紋沿著F/P界面擴(kuò)展(見圖10(c))。4 結(jié)論

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]先共析滲碳體上形核的珠光體晶體學(xué)研究[J]. 徐文勝,張文征.  金屬學(xué)報(bào). 2019(04)
[2]偏析對(duì)X65管線鋼抗氫致裂紋性能的影響[J]. 陳健,汪兵,胡亮,劉清友,劉翔.  材料熱處理學(xué)報(bào). 2015(04)
[3]顯微組織對(duì)X65X70管線鋼抗H2S性能的影響[J]. 張雁,蔡慶伍,謝廣宇.  腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù). 2007(06)
[4]電化學(xué)充氫條件下X70管線鋼及其焊縫的氫致開裂行為[J]. 張穎瑞,董超芳,李曉剛,芮曉龍,周和榮.  金屬學(xué)報(bào). 2006(05)
[5]Bagaryatsky取向的鐵素體/滲碳體相界結(jié)構(gòu)模擬[J]. 王志成,李偉,郭正洪,戎詠華,張弛.  上海交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2005(01)



本文編號(hào)：3508886