氢损伤,所属现代词,指的是金属中由于含有氢或金属中的某些成分与氢反应,从而使金属材料的力学性能发生改变的现象。

基本介绍

氢损伤:是指金属中由于含有氢或金属中的某些成分与氢反应,从而使金属材料的力学性能发生改变的现象。

危害:氢损伤导致金属或金属材料的韧性和塑性降低,易使材料开裂或脆断。

氢脆钢中氢所引起的脆性,又称氢致开裂或氢损伤。钢中的氢会导致钢的力学性能下降,如钢中白点、氢腐蚀、环境氢与应力交互作用形成的应力腐蚀等。钢中氢的来源有:(1)在冶炼、酸洗、焊接或电镀等工艺过程中钢所吸收的氢。(2)使用过程中由环境中吸收的氢。含氢介质有H2、H2s等气体,或在水溶液中腐蚀时阴极过程所释放的氢。

研究氢脆可用拉伸试验,将预先充氢的试样用断面收缩率的变化来确定其脆化系数I:

I=(Ψ0-ΨH)/Ψ0*100%

式中Ψ0和ΨH分别为未充氢和充氢试样的断面收缩率。I值越大,钢的氢脆敏感性也越大。现在也广泛用断裂力学来研究氢脆,采用预制裂纹的试样,在致氢脆环境中或预先充氢加载,测定断裂时间(Tf)和断裂应力(óf)随着应力场强度因子(Ki)的降低而增加,当Ki下降趋于一个稳定值Kiscc称为应力腐蚀(氢脆)临界。应力场强度因子。图3为断裂时间(Tf)与应力场强度因子(Ki)的关系。由断裂力学可知,它与ó1和临界裂纹深度ac之间的关系为

KIscc=α(πac)1/2óf

式中α为形状因子,可由有关断裂力学的手册中查到。

影响钢氢脆的因素是一定浓度的氢。一定的拉伸应力和敏感的显微组织。马氏体组织伴随有较大的相变应力,这种组织对氢脆特别敏感,其次为贝氏体、屈氏体。一般索氏体,铁素体+珠光体,其氢脆敏感性较小。

白点钢中氢引起的一种内部裂纹,在断口上面呈现圆形或椭圆形银白色斑点,多在钢坯、重轨和大锻件中出现。对白点比较敏感的钢主要是合金结构钢和部分合金工具钢。当钢中氢含量高时,钢显著变脆,甚至失去塑性。当含氢高时,钢中又有相当大的内应力,这种内应力一方面来自过饱和氢从钢中析出所产生的