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《第六章應(yīng)力腐蝕氫脆2.ppt》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第六章環(huán)境介質(zhì)作用下 的金屬力學(xué)性能延滯斷裂(低應(yīng)力脆斷)特定外界條件下:低于材料屈服強(qiáng)度服役一定時間后突然脆斷§1應(yīng)力腐蝕斷裂（靜疲勞）一.現(xiàn)象及其特征拉應(yīng)力（靜應(yīng)力）+腐蝕介質(zhì)聯(lián)合作用→低應(yīng)力脆斷★＜＜材料的屈服強(qiáng)度①脆斷，無明顯塑變②特定的合金成分+特定的介質(zhì)一、特點(diǎn)①②③③腐蝕介質(zhì)（很弱）：材料腐蝕很慢（無應(yīng)力時）SCC（StressCorrosionCracking）*合金產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，須：應(yīng)力+特定腐蝕介質(zhì)合金腐蝕介質(zhì)碳鋼荷性鈉溶液，氯溶液，硝酸鹽水溶液，H2S水溶液，海水，海洋大氣與工業(yè)大氣奧氏體不銹鋼氯化物水溶液，海水，海洋大氣，高溫水，潮濕空氣（濕度90%），熱Na
2、Cl，H2S水溶液，嚴(yán)重污染的工業(yè)大氣馬氏體不銹鋼氯化的，海水，工業(yè)大氣，酸性硫化物航空用高強(qiáng)度鋼海洋大氣，氯化物，硫酸，硝酸，磷酸銅合金水蒸汽，濕H2S，氨溶液鋁合金濕空氣，NaCl水溶液，海水，工業(yè)大氣，海洋大氣二、應(yīng)力腐蝕斷口特征陰極陽極A應(yīng)力腐蝕斷裂機(jī)理附加應(yīng)力（保護(hù)膜增厚）+外加應(yīng)力（σ）膜裂致陽極溶解+塑性鈍化膜裂裂紋擴(kuò)展滑移——膜破——陽極溶解——再鈍化B應(yīng)力腐蝕裂紋應(yīng)力腐蝕裂紋20鋼的應(yīng)力腐蝕斷口20鋼斷口腐蝕產(chǎn)物典型的應(yīng)力腐蝕照片發(fā)生應(yīng)力腐蝕奧氏體不銹鋼管道內(nèi)壁⑴應(yīng)力腐蝕→斷口，則：裂紋形成+裂紋擴(kuò)展形成約占全部時間90%擴(kuò)展僅占10%左右A、裂紋形成決定壽命B、可
3、以是沿晶斷裂，也可以是穿晶斷裂。C、裂紋擴(kuò)展：10-9-10-6m/s，似疲勞：亞臨界擴(kuò)展-----→臨界尺寸----→突然斷裂⑵宏觀形貌①②③④①脆性斷裂，時有少量塑性撕裂痕跡②裂紋源可有幾個：垂直⊥主應(yīng)力面裂紋源引起斷裂裂紋源（多個）源源③裂紋源、亞穩(wěn)擴(kuò)展區(qū)-黑色或灰黑色源亞臨界擴(kuò)展④失穩(wěn)擴(kuò)展區(qū)斷口-常有放射花樣（羽毛狀）或似“人”字紋,光亮色典型的應(yīng)力腐蝕照片失穩(wěn)擴(kuò)展失穩(wěn)擴(kuò)展⑶應(yīng)力腐蝕抗力指標(biāo)及測試方法㈠早期，特定介質(zhì)中、于不同應(yīng)力下，測定試樣滯后破壞時間。采用光滑試樣得到不足之處：①②③①因數(shù)據(jù)分散，有時可能得出錯誤的結(jié)論②不能正確得出裂紋擴(kuò)展速率的變化規(guī)律③費(fèi)時，且不能用于
4、工程設(shè)計(jì)㈡斷裂力學(xué)在應(yīng)力腐蝕中的應(yīng)用 ①+②①斷裂力學(xué)K1應(yīng)力腐蝕斷裂是一種與時間有關(guān)的延滯斷裂K1應(yīng)力腐蝕臨界應(yīng)力場強(qiáng)度因子材料不因應(yīng)力腐蝕而斷裂（即材料有無限壽命）的K1——KISCC⑴KISCC的概念⑵開裂判據(jù)裂紋前端的應(yīng)力場強(qiáng)度因子KI大于材料的KISCC⑶裂紋擴(kuò)展速率（da/dt）描述應(yīng)力腐蝕裂紋的亞臨界擴(kuò)展⑶應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展速率先決條件：當(dāng)裂紋前端的KI>KISCC時-應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展速率da/dt，和KI有關(guān)lg(da/dt)-K1曲線Ⅰ段，KI>KIscc，平行縱坐標(biāo)軸Ⅱ段★★，裂尖鈍，主要受電化學(xué)過程控制Ⅲ段，da/dt隨KI而↑。達(dá)K1c，失穩(wěn)擴(kuò)展斷裂★★(Ⅱ)時
5、間越長，材料抗SCC性能越好⑷一種測定K1SCC的方法——載荷恒定，使K1不斷增大的方法，——最常用：恒載荷的懸臂梁彎曲試驗(yàn)裝置裂紋⑸另一種測定K1SCC的方法——位移恒定，K1不斷↓,——用緊湊拉伸試樣和螺栓加載⑹影響應(yīng)力腐蝕的因素1.環(huán)境因素尤其是溶液PH值2.力學(xué)因素A,軋制高強(qiáng)度鋁合金7075-T6板材①軋制方向（縱向）②長橫向③短橫向（沿厚度方向）強(qiáng)度差別：①＞②，①＞＞③,②＞＞③縱向max，厚度minB,不同強(qiáng)度40CrNiMo(4340)3.冶金因素成份組織強(qiáng)度⑺預(yù)防機(jī)件應(yīng)力腐蝕斷裂的措施 ①②③④①減少或消除零件中的殘余應(yīng)力②改善介質(zhì)條件③選用合適的合金材料④采用電
6、化學(xué)保護(hù)視具體的材料-介質(zhì)而定§2氫脆（一）氫脆來源和特點(diǎn)含氫氣氛的作用而引起的斷裂氫脆可分成兩大類：第一類為內(nèi)部氫脆:在材料制造（如：熔煉）和隨后加工過程吸收了過量的氫氣第二類為環(huán)境氫脆，在應(yīng)力和含氫介質(zhì)聯(lián)合作用引起脆性斷裂，如:貯氫的壓力容器中出現(xiàn)的高壓氫脆（二）氫脆斷口特征⑴內(nèi)部氫脆斷口往往出現(xiàn)“白點(diǎn)”①氫在缺陷處以分子態(tài)析出，②產(chǎn)生高內(nèi)壓，形成微裂紋，其內(nèi)壁為白色，稱白點(diǎn)或發(fā)裂?？v向發(fā)裂，橫斷面多呈圓形或橢圓形白點(diǎn)表面光亮呈銀白色是一種內(nèi)部微細(xì)裂紋另一種“白點(diǎn)”,呈魚眼型以材料內(nèi)部的宏觀缺陷如氣孔、夾渣等為核心的銀白色斑點(diǎn)⑵環(huán)境氫脆的特征環(huán)境氫脆KthK1降低到某一臨界值Kt
7、h→材料不產(chǎn)生斷裂，Kth門檻值,KⅠHEC發(fā)生環(huán)境氫脆兩個關(guān)鍵因素H擴(kuò)散（+臨界濃度）與位錯的關(guān)系氫裂紋擴(kuò)展Ⅱ階段-熱激活過程，決定于H的擴(kuò)散速率環(huán)境氫脆發(fā)生在一定的溫度范圍，和慢的形變速率：最敏感的溫度——室溫附近形變速率高→位錯運(yùn)動快→H擴(kuò)散＜位錯運(yùn)動→不顯示脆性減少氫脆：①②①內(nèi)部氫脆，嚴(yán)格執(zhí)行工藝規(guī)定②環(huán)境氫脆，×高強(qiáng)度材料強(qiáng)度越高，對氫脆越敏感第七章磨損與接觸疲勞1前言機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)，相互接觸零件間因相對運(yùn)動（或趨勢）而產(chǎn)生摩擦，而磨損正是由于摩擦產(chǎn)
