氫在純凈寬厚板鋼中的擴(kuò)散及對力學(xué)性能影響的研究.pdf

1、本文利用陰極充氫方法，研究了室溫下20g和SM490B純凈寬厚板鋼試樣中的氫含量隨充氫電流密度及時(shí)間的變化關(guān)系；使用雙電解池充氫方法研究了氫在不同鋼試樣中的擴(kuò)散系數(shù)、試樣內(nèi)部氫陷阱對擴(kuò)散過程的影響；研究了充氫鋼試樣中氫的存在形態(tài)對試樣力學(xué)性能的影響；用掃描電鏡原位拉伸的方法研究了未充氫和充氫試樣中裂紋的起源及擴(kuò)展過程。
　　 釋氫實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著預(yù)充氫電流密度的增加，試樣中的氫含量隨之增加；當(dāng)20g試樣中可擴(kuò)散氫含量為7.1×

2、10-6mol/cm3,SM490B試樣中可擴(kuò)散氫含量為7.5×10-6mol/cm3時(shí)，試樣表面出現(xiàn)氫鼓泡。表面存在氫鼓泡試樣的釋氫曲線上出現(xiàn)了釋氫峰，釋氫峰可能為氫鼓泡中的氫在釋氫過程中短時(shí)間迅速釋放而形成的。預(yù)充氫20g試樣(充氫電流密度i=10mA/cm2)和SM490B試樣(充氫電流密度i=50mA/cm2)中的氫含量與預(yù)充氫時(shí)間的關(guān)系分別為：C20g=22.93-22.50exp(-t/42.11)和CSM490B=0.19

3、+0.19exp(t/1.04)。試樣的氫含量與預(yù)充氫電流密度的關(guān)系曲線可分為三個(gè)階段：氫含量平穩(wěn)增長階段、快速增長階段和恒定階段。
　　 滲氫實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：氫的穿透時(shí)間與試樣中存在的氫陷阱數(shù)量有關(guān)；試樣中氫陷阱數(shù)量越多，氫的穿透時(shí)間越長。在氫滲透初始階段，氫滲透理論曲線總高于實(shí)驗(yàn)曲線，在陽極電流達(dá)到穩(wěn)定之前，理論曲線低于實(shí)驗(yàn)曲線。理論曲線與實(shí)驗(yàn)曲線之間的差異是由于在實(shí)際合金中存在氫陷阱所致，氫陷阱降低了氫在合金中的擴(kuò)散系數(shù)。<

4、br>　　 充氫鋼試樣內(nèi)部的氫可以分為：不可自由擴(kuò)散的氫和可自由擴(kuò)散的氫。拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不可自由擴(kuò)散的氫降低了試樣的力學(xué)性能，其對材料性能的影響可以用陷阱理論來解釋；可自由擴(kuò)散的氫原子增加了試樣的屈服強(qiáng)度，其對試樣力學(xué)性能的影響可以用位錯(cuò)理論或氫致局部塑性增加理論解釋。未充氫試樣斷口形貌為韌窩斷口，韌窩底部有夾雜物質(zhì)點(diǎn)存在；充氫后放置于空氣中的鋼試樣裂紋起源于顆粒/基體的界面，裂紋源為沿晶斷裂，這是高壓氫氣形成的脆性斷口。充氫后放