不锈钢微观组织结构对其氢脆性能的影响

发布时间：2021-09-19 21:46

　　不锈钢以其良好的机械性能、抗腐蚀性能以及焊接性能从而被运用于各种工业领域。然而在不锈钢生产过程或者服役过程中不可避免地会引入氢,从而导致不锈钢发生氢脆开裂。稳态奥氏体不锈钢通常具有较高的抗氢脆性能,但是其制造成本较高。镍含量较低的亚稳态奥氏体不锈钢在热充氢或者电化学充氢条件下,均显示出一定的氢脆敏感性。同时奥氏体不锈钢的强度较低,很难满足工业应用中的强度设计要求。因此,如何提升亚稳态奥氏体不锈钢强度的同时提升其抗氢脆性能成为一项具有挑战的研究。此外,奥氏体不锈钢在加工或服役期间在500℃到850℃停留会导致碳化物沿晶界的析出,称为敏化。敏化不仅对奥氏体不锈钢的晶界腐蚀、应力腐蚀造成影响,同时也会影响奥氏体不锈钢的氢脆抗性。马氏体不锈钢的强度一般高于奥氏体不锈钢,但其抗氢脆性能一般低于奥氏体不锈钢。因此,能否在马氏体不锈钢中引入奥氏体来提升马氏体不锈钢的氢脆抗性也值得探究。本文以商用304奥氏体不锈钢和S41500马氏体不锈钢为研究对象,采用微观观察、统计分析、原位充氢拉伸及氢扩散等方法手段研究了晶粒尺寸、纳米孪晶和敏化处理对304不锈钢氢脆敏感性的影响,以及逆变奥氏体对S41500马氏... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１应力诱导马氏体与应变诱导马氏体转变示意图??此外，奥氏体不锈钢在变形过程中还可能产生变形孪晶

起储氢罐因氢脆而失效的事故［４７］。然而，由于Ｈ２分子体积大，不能直接进入金??属，同时，Ｈ２分子分解为Ｈ原子所需要激活能很大，所以环境中的Ｈ２进入材料??内部一般需要经历如图１．２所示的一系列的反应过程［４８］：??ｒ??７??表面Ｍ?从?Ｈ２Ｍ??ＡＱ４?．?＾ＡＱ３??Ｈ??材料??图丨．２?Ｈ２通过吸附进入材料的示意图??（１）?Ｈ２与材料表面发生碰撞。??（２）?Ｈ２与碰撞金属外表面Ｍ发生物理吸附作用：??Ｈ２?＋?Ｍ?—?Ｈ２Ｍ，?ＡＱｉ?＝?—（８￣２１）?ｋＪ／ｍｏｌ?（１．２）??吸附过程为放热反应，由于吸附反应热很小，因此此过程很容易发生。??（３）

利用ＳＩＭＳ能显示氢的三维分布。用ＳＩＭＳ分析材料表面氢分布时，为了避??免环境中氢的干扰，通常选择在材料中预充氘（Ｄ），通过表征Ｄ的分布从而分??析材料中的氢的分布情况。如图１．４所示，Ｐｏｎｇｅ等人利用ＳＩＭＳ表征了?Ｄ在??ＮｂＮｂ及Ｎｉ－Ｎｂ合金基体的分布情况［５４］。ＳＩＭＳ的空间分辨率可高达到亚微米级??别，远远高于氢微印法和氚示踪法。??９??

【参考文献】：
期刊论文
[1]聚焦离子束快速制备锆合金三维原子探针样品[J]. 梁雪,韩洪秀,黄娇,李慧,李强.  实验室研究与探索. 2018(08)
[2]贝氏体车轮钢的氢脆敏感性[J]. 任学冲,金莹,王莎莎,宿彦京,乔利杰,张明如,崔银会.  腐蚀与防护. 2011(11)
[3]氢对Ti合金的Debye温度和晶格常数的影响[J]. 虞炳西,高树浚.  金属学报. 1990(06)
[4]金属结合能差测定的二次离子质谱法及在材料科学中的应用[J]. 陈廉,刘树望,邹军军,邵玉霞,李裕光.  质谱学报. 1988(01)



本文编号：3402390