氢损伤和滞后断裂.doc

1. 由于氢在金属中的扩散很快，因而当位错运动时氢气团可以跟着位错一起运动，即位错能够迁移氢（P88）2. 在形变过程中除了正常的扩散，还能通过位错运动把氢迁移到试样内部，从而使形变试样中氢的浓度及其进入的深度都大大提高。3. 因为位错能带着氢气团一起运动，当异号位错相遇时位错销毁，这时位错上氢气团的氢将被附近的氢陷阱所捕获，这就会导致点阵中局部氢浓度升高。另一方面当位错遇到强的障碍（如晶界、夹杂、空洞等）时，位错必须把接触面上的氢全部倾倒在障碍上才能绕过障碍继续运动。（P93）4. 位错能迁移氢而且当位错遇到强障碍（高能陷阱）时能把所带的氢倾倒在高能陷阱上，其速度有公式描述。（P95）5. 氢气泡内部的氢浓度极高，具有极高的内氢压，这就有可能在其周围产生位错，他将促进塑性形变的进行，从而导致集合软化。另一方面，当气泡和微裂纹形成时，试样承载能力下降，故在更低的外应力下就能使试样去屈服和变形，这也是一种几何软化。6. 因为充氢时表层和内部浓度梯度很大，故氢损伤首先在表层形成，一旦表层出现空洞或气泡，它们就成为氢的陷阱，他们就能阻碍氢进入试样内部。因此氢损伤总是局限于试样的表层。（104）7. 当试样厚度小于0.1mm时，氢致软化。当试样厚度较大时氢致硬化。8. 氢致位错密度升高，可能引起软化也可能引起硬化，这和可动位错及不可动位错密度有关。当试样中杂质含量增加时，不可动位错所占的比例就可能增加，从而使硬化比软化更为明显。9. 因为C，N原子和位错之间的相互作用使它们富集在位错附近，形成柯垂尔气团，即气团把位错钉扎住了。位错开始运动时除了要克服点阵阻力和其它位错的阻力还要克服气团的阻力。此时出现上屈服点。位错一旦离开气团而继续运动时，就不需要克服气团的阻力。充氢后H替代了C，N原子。（屈强比与HIC）10. Frohmeberg发现，4340超高强钢在4%H2SO4中充氢2分钟（i=31A/m2）后，塑性损失就达到最大。充氢后停留5分钟，把试样外表面车去一层再测量，结果表明，当车去0.25mm后，塑性就完全恢复。如果充氢后放置24小时，这时必须剥离1.75mm才能使塑性恢复。这表明，充氢后放置时氢除了跑出试样外，也同样向试样内部扩散。塑性损失并不是由氢损伤引起的，而是由进入试样的原子氢引起的。11. 为什么氢致塑性损失如此明显的依赖试验温度和变形速度呢，因为氢致塑性损失是由进入试样内部的原子氢引起的，只有当局部地区已被富集了的氢浓度达到临界值才会通过某种机构而导致塑性损失。如果温度很低，则氢的扩散系数D=D0e-Q/RT很小，因而在形变过程中氢来不及富集，从而不会引起塑性损失。当温度很高时，C就下降而接近C0，故氢也不能富集，或即使富集也不能达到临界值，故也不会显示塑性损失。12. 不同组织对于氢致塑性损失的影响为见（P134）13. 低碳钢制成的压力容器在大于200度的高温高压氢气中长期使用，能产生很多 气泡或者裂纹。它们往往分布在晶界，这种不可逆氢损伤叫做氢腐蚀。氢腐蚀裂纹时沿晶界产生和扩展的。（与HIC）不同这里指的CH414. 如果裂纹处在表面下方，则裂纹内的氢压能使氢压表皮鼓起下包，称为氢鼓泡。裂纹可能是直的，也可能是台阶状。（189）15. 应力诱导氢滞后裂纹的产生和扩展是以原子氢通过应力诱导扩散而富集为先决条件的，如果带着载荷充氢，则在充氢过程中就能产生应力诱导氢致滞后裂纹。16. 在位错缠结处容易产生微空洞，并诱发出微裂纹。因为位错是氢的陷阱，在位错密度很大的缠结区吸附有大量的原子氢，它们结合成分子氢沉淀出来，就变为空洞核心。17. （P192）大多数裂纹都处在离表面200微米处，裂纹和氢鼓泡的关系：原子氢扩散进入试样内部微观缺陷处，结合成H2所产生的高压将导致裂纹的形核和扩展。如裂纹接近表面，则当它平行于表面扩展时，巨大的氢压就会使表层产生氢鼓泡。如果试样预先冷加工20%再充氢，则鼓泡密度能下降70%，这时因为形变产生的位错能成为氢的陷阱，因此裂纹成核为止的氢原子数就下降，从而使鼓泡密度下降。充氢时试样表面出现的氢鼓泡不一定和裂纹相连。很多鼓泡下方并没有氢诱发裂纹18. 如果试样表面和100晶面的夹角小于20度，就可能出现氢鼓泡。19. 在管线钢中加入Cu，由于能在试样表面生成CuS保护膜，它能阻碍氢的进入。因此，当Cu0.2%0.3%时，课大大改善管线钢在饱和H2S人造海水中的抗氢性能。这个就能解释为什么对应于AB溶液X120钢的抗HIC性能有巨大差别。20. 应当指出，如在H2S饱和溶液中加入少量醋酸从而使PH4.5,这时Cu钢表层形成的CuS保护膜将被酸所破坏。因此只有在PH4.5的H2S溶液中Cu钢才能具有高的抗氢性能。21. 当Cu中同时加入Mo和Ni，由于他们能阻碍CuS保护膜形成，从而使浸泡过程中氢渗透通量明显增加。与此同时，在