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氢脆及氢脆特征

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  氢 脆
  
  金属材料由于受到含氢气氛的作用而引起的断裂, 统称为氢脆断裂或氢致开裂。
  
  氢脆的类型
  
  一、内部氢脆与环境氢脆
  
  氢脆断裂在工程上是一种比较普遍的现象, 但由于材料性能、 加工工艺、 服役环境、 受力状态不同,各种现象有较大差异。
  
  根据引起氢脆的氢之来源不同, 氢脆可分成两大类: 一类为内部氢脆, 它是由于金属材料在冶炼、锻造、 焊接或电镀、 酸洗过程中吸收了过量的氢气而造成的; 第二类氢脆称为环境氢脆, 它是在应力和氢气氛或其它含氢介质的联合作用下引起的一种脆性断裂, 如贮氢的压力容器中出现的高压氢脆。
  
  内部氢脆和环境氢脆的区别, 在于氢的来源不同。一般认为, 内部氢脆和环境氢脆在微观范围(原子尺度范围内) , 其本质是相同的, 都是由于氢引起的材料脆化, 但就宏观范围而言, 则有差别。 因为它们所包含的某些过程(如氢的吸收) 、 氢和金属的相互作用、 应力状态以及温度, 微观结构的影响等均不相同。
  
  二、氢脆断口特征
  
  内部氢脆断口往往出现“白点” 。 白点又有两种类型: 一种是在钢件中观察到纵向发裂, 在其断口上则呈现白点。 这类白点多呈圆形或椭圆形, 而且轮廓分明, 表面光亮呈银白色, 所以又叫做“雪斑” 或发裂白点,。 这种白点实际上就是一种内部微细裂纹, 它是由于某种原因致使材料中含有过量的氢, 因氢的溶解度变化(通常是随温度降低, 金属中氢的溶解度下降) , 过饱和氢未能扩散外逸, 而在某些缺陷处聚集成氢分子所造成的。 一旦发现发裂, 材料便无法挽救。 但在形成发裂前低温长时间保温, 则可消除这类白点。
  
  另一种白点呈鱼眼型, 它往往是某些以材料内部的宏观缺陷如气孔、 夹渣等为核心的银白色斑点,其形状多数为圆形或椭圆形。 圆白点的大小往往同核心的大小有关, 即核心愈大, 白点也愈大, 白点区齐平而略为下凹。
  
  产生鱼眼白点, 除氢和缺陷因素外, 还必须有一定的条件, 即应有一定的塑性变形量和一定的形变速度。 如果经过去氢处理或消除鱼眼核心缺陷, 白点就不能形成; 小于一定的塑性变形量, 或用高的应变速率(如冲击) , 都不会产生这类白点, 所以它是可以消除的, 故又叫可逆氢脆。 这类氢脆一般不损害材料的强度, 只降低塑性。
  
  内部氢脆断口的微观形态, 往往是穿晶解理型或准解理型花样。 在白点区是穿晶解理断裂, 而白点外则为微孔聚集型断裂。

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