應(yīng)力腐蝕和氫脆

1、第六單元 金屬在環(huán)境介質(zhì)作用下的力學(xué)性能 金屬工件在加工過程中往往產(chǎn)生殘余應(yīng)力，在服役過程中又承受外加載荷，如果與周圍環(huán)境中各種化學(xué)介質(zhì)或氫相接觸，便會產(chǎn)生特殊的斷裂現(xiàn)象，其中主要有應(yīng)力腐蝕斷裂和氫脆斷裂等，這些斷裂形式大多為低應(yīng)力脆斷，具有很大的危險(xiǎn)性。 本單元主要介紹應(yīng)力腐蝕、氫脆和腐蝕疲勞產(chǎn)生的原因、斷裂特征和影響因素等，介紹金屬材料抵抗應(yīng)力腐蝕、氫脆和疲勞腐蝕斷裂的力學(xué)性能指標(biāo)及防止其斷裂的措施。模塊一 應(yīng)力腐蝕能力知識點(diǎn)能力知識點(diǎn)1 應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象一、應(yīng)力腐蝕 金屬在應(yīng)力和特定化學(xué)介質(zhì)共同作用下，經(jīng)過一段時(shí)間后所產(chǎn)生的低應(yīng)力脆斷現(xiàn)象，稱為應(yīng)力腐蝕斷裂(Stress Corr

2、osion Crack，縮寫為SCC)。 發(fā)生應(yīng)力腐蝕的溫度一般在50300之間。 危害：緩和的介質(zhì)較小的應(yīng)力危害：緩和的介質(zhì)較小的應(yīng)力 1.1.導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕破壞的介質(zhì)為不腐蝕或輕微導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕破壞的介質(zhì)為不腐蝕或輕微腐蝕；腐蝕； 2.2.導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕破壞的應(yīng)力為極小應(yīng)力。導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕破壞的應(yīng)力為極小應(yīng)力。 SCC在石油、化工、航空、原子能等行業(yè)中都受到廣泛的重視，如發(fā)電廠中的汽輪機(jī)葉片、鋼結(jié)構(gòu)橋梁、輸氣輸油管道、飛機(jī)零部件等，均有發(fā)生應(yīng)力腐蝕的可能性。 1967年12月，美國西弗吉尼亞州和俄亥俄州之間的俄亥俄大橋突然倒塌，死死4646人。人。事故調(diào)查的結(jié)果就是因?yàn)閼?yīng)應(yīng)力大氣中微量力大氣中微量

3、H H2 2S S導(dǎo)致鋼梁產(chǎn)生導(dǎo)致鋼梁產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕所致。 解放初期解放初期黃銅黃銅子彈殼開裂現(xiàn)象：原因是潤滑用肥皂水中子彈殼開裂現(xiàn)象：原因是潤滑用肥皂水中含微量含微量銨離子。銨離子。二、應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生的條件 （1）只有在拉伸應(yīng)力作用下才能引起應(yīng)力腐蝕開裂(近年來，也發(fā)現(xiàn)在不銹鋼中可以有壓應(yīng)力引起)。 這種拉應(yīng)力可以是外加載荷造成的應(yīng)力，但主要是各種殘余應(yīng)力，如焊接殘余應(yīng)力、熱處理殘余應(yīng)力和裝配應(yīng)力等。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，在應(yīng)力腐蝕開裂事故中，由殘余應(yīng)力所引起的占80%以上，而由工作應(yīng)力引起的則不足20%。 第一次世界大戰(zhàn)期間，用H70經(jīng)過深沖成形的黃銅彈殼，在戰(zhàn)場上出現(xiàn)了大量破裂現(xiàn)象。經(jīng)研究表明，經(jīng)沖壓加

4、工后，黃銅彈殼內(nèi)存在殘余內(nèi)應(yīng)力,在戰(zhàn)場含氨氣或二氧化硫等環(huán)境介質(zhì)中,產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破裂或季節(jié)裂紋（季裂）。這個問題可通過在240260退火,消除殘余應(yīng)力來解決。 （2）產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的介質(zhì)一般都是特定的，也就是說，每種材料只對某些介質(zhì)敏感，而這種介質(zhì)對其它材料可能沒有明顯作用，例如，黃銅在氨氣氛中、不銹鋼在具有氯離子的腐蝕介質(zhì)中容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕，但反應(yīng)過來不銹鋼對氨氣、黃銅對氯離子就不敏感。 金屬材料化學(xué)介質(zhì)金屬材料化學(xué)介質(zhì)低碳鋼、低合金鋼NaOH溶液、沸騰硝酸鹽溶液，海水，H2S水溶液，海洋性和工業(yè)性氣氛鋁合金氯化物溶液，海水及海洋性大氣，潮濕性工業(yè)氣氛奧氏體不銹鋼酸性和中性氯化物溶液，海水及海

5、洋大氣，熱NaCl、H2S水溶液，嚴(yán)重污染的工業(yè)大氣等銅合金氨蒸汽、含氨氣氛，含氨離子的水溶液、水蒸汽，濕H2S，氨溶液鎳基合金熱濃NaOH溶液，HF溶液和蒸汽鈦合金發(fā)煙硝酸，300以上的氯化物，潮濕性空氣及海水 （3）一般認(rèn)為，純金屬不會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，所有合金對應(yīng)力腐蝕都有不同程度的敏感性，合金也只有在拉伸應(yīng)力與特定腐蝕介質(zhì)聯(lián)合作用下才會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂。 但在每種合金系列中，都有對應(yīng)力腐蝕敏感的合金成分。例如，鋁鎂合金中當(dāng)鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于4，對應(yīng)力腐蝕很敏感；而鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于4時(shí)，則無論熱處理?xiàng)l件如何，它幾乎都具有抗應(yīng)力腐蝕的能力。能力知識點(diǎn)能力知識點(diǎn)2 應(yīng)力腐蝕的斷裂特征應(yīng)力腐蝕的斷裂

6、特征 基本的是滑移-溶解理論（或稱鈍化模破壞理論）和氫脆理論。一、應(yīng)力腐蝕斷裂機(jī)理鈍化膜 拉應(yīng)力 鈍化膜破裂 形成蝕坑 應(yīng)力集中 裂紋將逐步向縱深發(fā)展 斷裂 應(yīng)力腐蝕造成的破壞，是脆性斷裂，沒有明顯的塑性變形。 應(yīng)力腐蝕的裂紋擴(kuò)展速率較小，有點(diǎn)象疲勞，是漸進(jìn)緩慢的，這種亞臨界的擴(kuò)展?fàn)顩r一直達(dá)到某一臨界尺寸，使剩余下的斷面不能承受外載時(shí)，就突然發(fā)生斷裂。 一、特征 應(yīng)力腐蝕斷裂速度為0.013mm/h，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于無應(yīng)力存在下的局部腐蝕速度（如孔蝕等），但又比單純力學(xué)斷裂速度小得多。 例如，鋼在海水中的SCC斷裂速度為孔蝕的106倍，而比純力學(xué)斷裂速度幾乎低10個數(shù)量級，這主要由于純力學(xué)斷裂通常對應(yīng)

7、的應(yīng)力水平要高得多。 應(yīng)力腐蝕的裂紋多起源于表面蝕坑處，而裂紋的傳播途徑常垂直于拉力軸。 應(yīng)力腐蝕的主裂紋擴(kuò)展時(shí)常有分枝。但不要形成絕對化的概念，應(yīng)力腐蝕裂紋并不總是分枝的。 應(yīng)力腐蝕破壞的斷口，其顏色灰暗，表面常有腐蝕產(chǎn)物（泥狀花樣），或腐蝕坑。而疲勞斷口的表面，如果是新鮮斷口常常較光滑，有光澤。 應(yīng)力腐蝕引起的斷裂可以是穿晶斷裂，也可以是沿晶斷裂。如果是穿晶斷裂，其斷口是解理或準(zhǔn)解理的，其裂紋有似人字形或羽毛狀的標(biāo)記。 二、斷口形貌特征枯枝狀泥狀花狀奧氏體不銹鋼應(yīng)力腐應(yīng)力腐蝕蝕斷口 1Cr18Ni9Ti鋼應(yīng)力腐蝕的解理斷口(SEM)a) 解理斷口 b) 扇形狀或羽毛狀的痕跡能力知識點(diǎn)能力知

8、識點(diǎn)3應(yīng)力腐蝕抗力指標(biāo)及測試方法應(yīng)力腐蝕抗力指標(biāo)及測試方法 現(xiàn)在對應(yīng)力腐蝕的研究，都是采用預(yù)制裂紋的試樣。將這種試樣放在一定介質(zhì)中，在恒定載荷下，測定由于裂紋擴(kuò)展引起的應(yīng)力強(qiáng)度因子K隨時(shí)間的變化關(guān)系，據(jù)此得出材料的抗應(yīng)力腐蝕特性。 1.應(yīng)力腐蝕臨界應(yīng)力場強(qiáng)度因子（或應(yīng)力腐蝕門檻值）KSCC Ti-8Al-1Mo-1V預(yù)制裂紋試祥的K-tf曲線鈦合金（Ti-8Al-1Mo-1V）的預(yù)制裂紋試祥在恒載荷作用下，于3.5Nacl水溶液中進(jìn)行應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)的結(jié)果。 該合金的Kc100MPa.m1/2，在3.5鹽水中，當(dāng)初始K值僅為40 MPa.m1/2時(shí)，僅幾分鐘試樣就破壞了。如果將K值稍微降低，則破壞

9、時(shí)間可大大推遲。 當(dāng)K值降低到某一臨界值（圖中為38MPa.m1/2）時(shí)，應(yīng)力腐蝕開裂實(shí)際上就不發(fā)生了。這一K值稱之為應(yīng)力腐蝕臨界場強(qiáng)度因子，也稱應(yīng)力腐蝕門檻值，以 KSCC表示(SCC表示應(yīng)力腐蝕斷裂)。試樣在特定化學(xué)介質(zhì)中不發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂的最大應(yīng)力場強(qiáng)度因子，也稱為應(yīng)力腐蝕門檻值。表示含有宏觀裂紋的材料在應(yīng)力腐蝕條件下的斷裂韌度。一定的材料與介質(zhì)，KISCC值恒定。是金屬材料的一個力學(xué)性能指標(biāo)。應(yīng)力腐蝕臨界應(yīng)力場強(qiáng)度因子KISCC 對含有裂紋的金屬材料，應(yīng)力腐蝕條件下的斷裂判據(jù)： 當(dāng)作用于裂紋尖端的初始應(yīng)力場強(qiáng)度因子： K初初KSCC K初KSCC 安全斷裂二、KSCC值的測定 測定金屬

10、材料的KSCC值可用恒載荷法或恒位移法。 恒載荷法：恒載荷法：使K不斷增大的方法的方法，最常用的是恒載荷的懸臂梁彎曲試驗(yàn)裝置 恒位移法：恒位移法：使K不斷減少,用緊湊拉伸試樣和螺栓加載。 懸臂梁彎曲試驗(yàn)示意圖 1-砝碼 2-溶液槽 3-試樣2/1332/3112. 4aaBWMKI式中 M裂紋截面上的彎矩，MFL。 B試樣厚度。 W 試樣寬度。a 裂紋長度。能力知識點(diǎn)能力知識點(diǎn)3 提高應(yīng)力腐蝕抗力的措施提高應(yīng)力腐蝕抗力的措施降低和消除應(yīng)力 在加工(如熱處理、焊接、電鍍等)和裝配過程中，應(yīng)盡量避免產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力，或者在加工中采取必要的消除應(yīng)力措施。 制備和裝配時(shí)盡量使結(jié)構(gòu)具有最小的應(yīng)力集中系數(shù)，

11、并使其與介質(zhì)接觸部分具有最小的殘余拉應(yīng)力。 合理選擇金屬材料 碳鋼對SCC的敏感性低，是一種抗SCC的常用材料。 抗SCC的不銹鋼，主要有高硅奧氏體鉻鎳鋼，鎳鉻鐵素體鋼和鐵素體奧氏體雙相鋼等抗SCC性能更為優(yōu)越。 在鋁合金中，LDl0、LYl2、LF21、ZLl01等：在鈦合金中，Ti-10V-2Fe-3A1、Ti-2A1-4M0-4Zr等，都具有較高的抗SCC性能。 改善化學(xué)介質(zhì) 控制環(huán)境，改善使用條件，除去介質(zhì)中危害性大的化學(xué)成分。例如把水中氧降低到110-6以下；使用離子交換樹脂去除氯離子等。 控制溫度，使材料工作在該體系的臨界溫度以下，以抑制SCC的發(fā)生。 采用外加電流陰極保護(hù)法也可以

12、防止SCC的發(fā)生，而且在裂紋形成后還可使其停止發(fā)展。 采用電化學(xué)保護(hù) 一般采用陰極保護(hù)法，但高強(qiáng)度鋼或其它氫脆敏感的材料不宜采用。 SCC像晶間腐蝕一樣，能導(dǎo)致飛機(jī)結(jié)構(gòu)的臨界載荷破裂失效。在飛機(jī)制造時(shí)，安裝和裝配應(yīng)力也應(yīng)該消除。材料選擇和過程也能預(yù)防SCC，選擇較小SCC傾向的鋁合金是關(guān)鍵。必須采用經(jīng)過長時(shí)間時(shí)效處理、延展的和消除了應(yīng)力的鋁合金。同樣，利用開發(fā)的用于減少應(yīng)力腐蝕開裂的恰當(dāng)?shù)匿X回火熱處理也很重要。F/A18艦載機(jī)模塊二 氫 脆能力知識點(diǎn)能力知識點(diǎn)1 氫脆和氫的來源氫脆和氫的來源 n 氫脆(Hydrogen embrittlement HE) 又稱氫致開裂或氫損傷，是由于氫和應(yīng)力的

13、共同作用而導(dǎo)致金屬材料產(chǎn)生塑性下降、斷裂或損傷的現(xiàn)象。n 從力學(xué)性能上看，氫脆有以下表現(xiàn)： 氫對金屬材料的強(qiáng)度指標(biāo)影響不大，但使斷面收縮率嚴(yán)重下降，疲勞壽命明顯縮短，沖擊韌性值顯著降低，在低于斷裂強(qiáng)度的拉伸應(yīng)力作用下，材料經(jīng)過一段時(shí)期后會突然脆斷。一、什么是氫脆一、什么是氫脆 在近代工業(yè)發(fā)展中，大量的實(shí)踐證明，幾乎所有的金屬材料都有程度不同的氫脆傾向，高強(qiáng)度鋼含氫不到 百萬分之一量級就引起滯后破壞便是一例。 而氫又是石油化工工業(yè)中的重要原料和工作介質(zhì)，鋼材長期和氫接觸，不但可能變脆，而且在較高溫度下還可能被氫腐蝕。 如煉油過程中的一些加氫反應(yīng)裝置；石油化工生產(chǎn)過程中的甲醇合成塔等。二、氫的來源

14、二、氫的來源 按照氫的來源可將氫脆分為內(nèi)部氫脆和環(huán)境氫脆。 內(nèi)部氫脆：材料在使用前內(nèi)部已含有足夠的氫并導(dǎo)致了脆性，它可以是材料在冶煉、熱加工、熱處理、焊接、電鍍、酸洗等制造過程中產(chǎn)生。 嚴(yán)格控制電鍍工藝，鍍后還要通過對電鍍件長時(shí)間的烘烤，使游離狀的氫得以釋放，減輕對鍍件產(chǎn)品的影響。環(huán)境氫脆n 指材料原先不含氫或含氫極微，但在有氫的環(huán)境與介質(zhì)中產(chǎn)生氫脆。這樣的環(huán)境通常包括： 1)在純氫氣氛中(有少量的水分，甚至干氫)由分子氫造成氫脆； 2)由氫化物，如HF致脆； 3)由H2S致脆； 4)高強(qiáng)鋼在中性水或潮濕的大氣中致脆。 環(huán)境氫脆的脆化示意圖二、氫在金屬中的存在形式金屬中的氫固溶態(tài)分子態(tài)化合態(tài)

15、在一般情況下，氫以間隙原子狀態(tài)固溶在金屬中，對于大多數(shù)工業(yè)合金，氫的溶解度隨溫度降低而降低。 氫在金屬中也可通過擴(kuò)散聚集在較大的缺陷(如空洞、氣泡、裂紋等)處以氫分子狀態(tài)存在。 氫還可能和一些過渡族、稀土或堿土金屬元素作用生成氫化物，或與金屬中的第二相作用生成氣體產(chǎn)物，如鋼中的氫可以和滲碳體中的碳原子作用形成甲烷等。三、氫脆的類型和特點(diǎn) 氫可通過不同的機(jī)制使金屬脆化，因氫脆的種類很多，現(xiàn)將常見的幾種氫脆現(xiàn)象從其特征簡介如下。 這是由于氫與金屬中的第二相作用生成高壓氣體，使基體金屬晶界結(jié)合力減弱而導(dǎo)致金屬脆化。 如在石油高壓加氫及液化石油氣的設(shè)備中，在300500時(shí)，由于氫與鋼中的碳化物作用生成

16、高壓的CH4氣泡，當(dāng)氣泡在晶界上達(dá)到一定密度后，金屬的塑性將大幅度降低。 這種氫脆現(xiàn)象的斷裂源產(chǎn)生在工件與高溫、高壓氫氣相接觸的部位。 宏觀斷口形貌：呈氧化色，顆粒狀；微觀：晶界明顯加寬，呈沿晶斷裂。1.氫蝕組織說明：酸洗及電鍍過程中的氫進(jìn)入鋼中后常沿晶界處聚集，導(dǎo)致晶界脆化，形成沿晶斷裂。氫在擴(kuò)散、聚集過程中留下發(fā)紋、爪狀紋等特征。工藝情況：淬火、回火后酸洗、電鍍2.白點(diǎn)（發(fā)裂） 在重軌鋼及大截面鍛件中易出現(xiàn)這類氫脆。 鋼在冷凝過程中氫溶解度降低而析出大量氫分子，它們在鍛造或軋制過程中形成高壓氫氣泡，在較快速度冷卻時(shí)氫來不及擴(kuò)散逸出，便聚集在某些缺陷處而形成氫分子。 氫的體積發(fā)生急劇膨脹，內(nèi)

17、壓力增大，足以將金屬局部撕裂，而形成微裂紋。10CrNiMoV鋼鍛材調(diào)質(zhì)后縱斷面上的白點(diǎn)形貌在縱向斷面上，裂紋呈現(xiàn)近似圓形或橢圓形的銀白色斑點(diǎn)，故稱白點(diǎn)；在橫斷面宏觀磨片上，腐蝕后則呈現(xiàn)為毛細(xì)裂紋，故又稱發(fā)裂。鋼中白點(diǎn)鋼中白點(diǎn)【案例案例6-2】1938年，英國發(fā)生了一起飛機(jī)失事的空難事故，造成機(jī)毀人亡。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，飛機(jī)發(fā)動機(jī)的主軸斷成了兩截，經(jīng)過進(jìn)一步檢查，發(fā)現(xiàn)在主軸內(nèi)部有大量像人的頭發(fā)絲那么細(xì)的裂紋。大量的“發(fā)裂”是怎樣產(chǎn)生的呢？要怎樣才能防止這種裂紋造成的斷裂現(xiàn)象呢？當(dāng)時(shí)正在謝菲爾德大學(xué)研究部工作的中國學(xué)者李薰通過大量研究工作，在世界上首次提出鋼中的“發(fā)裂”是由于鋼在冶煉過程中混進(jìn)的氫原子引

18、起的。 李薰（19131983） 金屬材料學(xué)家，中國科學(xué)院學(xué)部委員。湖南邵東人，早年就讀于長沙長郡中學(xué)，1932年入湖南大學(xué)礦冶系學(xué)習(xí)。1937年留學(xué)英國謝菲爾德大學(xué)，獲冶金學(xué)博士學(xué)位。1945年發(fā)現(xiàn)鋼中氫脆的科學(xué)奧秘，震動英國，被科學(xué)界公認(rèn)為這一領(lǐng)域的創(chuàng)始人，獲白郎敦獎?wù)隆?1951年回國，積極籌建金屬研究所。60年代初，組織科技人員發(fā)展國防建設(shè)所需的尖端材料，為“兩彈一星”提供了關(guān)鍵材料。1971年又解決了航空工業(yè)中材料質(zhì)量的關(guān)鍵問題。 歷任中國科學(xué)院金屬研究所所長、中國科學(xué)院副院長等職。1961年加入共產(chǎn)黨，為九三學(xué)社中央常委、中國金屬學(xué)會副理事長。3.氫化物致脆 對于純鐵、鈦合金、鎳、

19、釩、鋯、鈮及其合金，由于它們與氫有較大的親和力，極易生成脆性氫化物，使金屬脆化。 例如，在室 溫下，氫在鈦合金中的溶解度較小，鈦與氫又具有較大的化學(xué)親和力，因此容易形成氫化鈦（TiHx）而產(chǎn)生氫脆。3.氫化物致脆 金屬材料對氫化物造成的氫脆敏感性隨溫度降低及工件缺口的尖銳程度增加而增加。裂紋常沿氫化物與基體的界面擴(kuò)展，因此，在斷口上可見到氫化物。 PTA加氫反應(yīng)器鈦螺母端面(在粗大的氫脆裂紋周圍有粗大的針狀氫化物,其類似于馬氏體與魏氏組織),化學(xué)拋光侵蝕1003.氫化物致脆 氫化物的形狀和分布對金屬的變脆有明顯影響。 如果晶粒粗大，氫化物在晶界上呈薄片狀或針狀，極易產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中，危害很大

20、。 若晶粒較細(xì)，氫化物多呈塊狀不連續(xù)分布，對金屬危害不太大。4.氫致延滯斷裂 在高強(qiáng)度鋼或（）鈦合金中，含有適量的處于固溶狀態(tài)的氫，在低于屈服強(qiáng)度的應(yīng)力持續(xù)作用下，經(jīng)過一段孕育期后，在金屬內(nèi)部，特別是在三向拉應(yīng)力區(qū)形成裂紋，裂紋逐步擴(kuò)展，最后突然發(fā)生脆性斷裂。這種由于氫的作用而產(chǎn)生的延滯斷裂現(xiàn)象稱為氫致延滯斷裂。 工程上所說的氫脆大多數(shù)是指這類氫脆而言。含氫材料在持續(xù)應(yīng)力作用下，經(jīng)過一定孕育期后形成裂紋，存在一個亞臨界裂紋的擴(kuò)展階段，當(dāng)外界應(yīng)力低于某一極限值時(shí)，材料將長期不斷裂，此極限值與疲勞極限十分相似。 四、氫脆的特點(diǎn) 氫脆和應(yīng)力腐蝕相比，其特點(diǎn)表現(xiàn)在： 斷裂的主裂紋沒有分枝的情況，這和應(yīng)

21、力腐蝕的裂紋是截然不同的。 氫脆的斷裂可以是穿晶的也可以是沿晶的，或者從一種裂紋擴(kuò)展形式轉(zhuǎn)變成另一種形式，但就具體的金屬環(huán)境組合來說，氫脆有特定的裂紋形態(tài)。 氫脆斷口上一般沒有腐蝕產(chǎn)物或者其量極微。 65Mn鋼氫脆沿晶斷口（SEI） 都是由于應(yīng)力和化學(xué)介質(zhì)共同作用而產(chǎn)生的斷裂現(xiàn)象。 產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕時(shí)總是伴隨有氫的析出，而析出的氫又易于形成氫脆。 區(qū)別：應(yīng)力腐蝕為陽極溶解過程，氫脆為陰極吸氫過程 。五、氫脆與應(yīng)力腐蝕的關(guān)系五、氫脆與應(yīng)力腐蝕的關(guān)系能力知識點(diǎn)能力知識點(diǎn)2 氫脆的防止措施氫脆的防止措施 氫脆一經(jīng)產(chǎn)生，就消除不了。 氫脆只可防，治不了!（1）降低或抑制材料內(nèi)的氫含量 設(shè)法切斷氫進(jìn)入金屬中

22、的途徑，或者控制這條途徑上的某個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，降低或抑制金屬內(nèi)的含氫量。 氫冶煉時(shí)加工時(shí)使用時(shí) 降低氫含量 冶煉時(shí)采用干料，或進(jìn)一步采用真空處理或真空冶煉； 排氫處理 合金結(jié)構(gòu)鋼鍛件的冷卻要緩慢，防止氫致開裂(白點(diǎn))； 對氫脆敏感的高強(qiáng)度鋼及高合金鐵素體鋼，酸洗及電鍍后，在200240的溫度下，加熱24小時(shí)可將絕大部分氫去除。 表面涂層，陽極化處理，加吸氫介質(zhì)等。（2）力學(xué)因素 在機(jī)械零件設(shè)計(jì)和加工過程中，應(yīng)排除各種產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力的因素；相反，采用表面處理使表面獲得殘余壓應(yīng)力層對防止氫致延遲斷裂有良好作用。 金屬材料抗氫脆的力學(xué)性能指標(biāo)與抗應(yīng)力腐蝕性能指標(biāo)一樣，對于裂紋試樣可采用氫脆臨界應(yīng)力場強(qiáng)度因子(或稱為氫脆門檻值) KHEC表示。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求使零件服役時(shí)的K值小于KHEC。 高強(qiáng)度金屬材料和鈦、鉬等金屬易發(fā)生氫脆。屈服強(qiáng)度愈高，氫脆敏感性愈大。因此，對在含氫介質(zhì)中服役的高強(qiáng)度鋼的強(qiáng)度應(yīng)有所限制。 含碳量較低且硫、磷含量較少的鋼，氫的敏感性低。鋼的強(qiáng)度等級越高，對氫脆越敏感。 鋼的顯微組織對氫脆敏感性有較大影響，一般按下列順序遞增：球狀珠光體、片狀珠光體、回火馬氏體或貝氏體、未回火馬氏體。（3）材料因素 采用經(jīng)充分球化處理的低碳鋼，鋼液不宜采用Al脫氧（其脫氧產(chǎn)物Al2 O3 易成為CH4 氣泡的核心），并盡可能