IF钢与DP钢氢脆敏感性的内耗研究
发布时间：2021-10-23 06:33
在海洋环境中多采用牺牲阳极的阴极保护法来保护服役钢铁材料,这种方法由于保护电位过负,使得暴露的钢铁材料基体长期处于稳定的充氢状态,这样就会有少部分氢进入到材料中,富集于位错、晶界、非金属夹杂等结构的缺陷处,导致氢致开裂等形式的破坏。因此对钢铁材料在海洋环境中的氢致开裂行为的研究具有十分重要的意义。目前很多学者只是针对于管线钢,船板钢,高强钢,高碳钢等储氢材料进行研究,这类钢本身微观组织结构比较复杂,存在多相组织,所做研究只是对其具体钢铁材料整体的氢脆敏感性进行评价,加之很少有人对低碳钢氢脆敏感性进行研究,因此本文选用两种低碳钢,具有单一相组织铁素体的IF钢与铁素体+马氏体基体的双相DP钢作为实验材料。采用电化学充氢方式,对两种实验钢氢脆敏感性进行研究。通过预变形的手段增加实验钢中位错,测试了实验钢的应力-应变曲线,内耗温度谱,DSC曲线,氢含量和氢渗透率,观察了实验钢断口形貌和位错密度的变化,探讨了实验钢的脆化断裂机制以及充氢对螺位错密度变化的影响,具体的研究成果如下:（1）通过氢含量测定,实验钢经充氢后氢含量变化分别为:冷轧IF钢由1.6ppm增加到3 ppm;退火IF钢由1.5 p...
【文章来源】：辽宁科技大学辽宁省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铁素体型钢焊接中氢的存在状态[38]
辽宁科技大学硕士学位论文11纯度惰性气体氛围中于高纯石墨坩埚中加热至融化，H会从试样中逸出，随后将产生的气体通过热的氧化铜，气体中的氢会转化为水，即：Cu+OHCuO2H2（1.8）通过红外检测器检测水的含量，进而可以计算出氢的含量[49]。该实验方法可以快速测量充氢后的试样，缺点在于不能明确的区分所测结果中可扩散氢与不可扩散氢。②集气法甘油集气法是气体容积量法中最常用的方法，至今也有很多研究者使用这种方法。将充氢后的试样清净，放入扩散氢测定容器中（如图1.2），在恒温条件下放置一段时候后，记录前后两次甘油液面高度，用两次甘油液面差h以及管子内壁直径d，截面S，计算排出氢的体积，则试样中可扩散氢含量CH（质量分数）由下式计算[50]：89.88×PTC00HWTvP（1.9）式中：T0为273K；P为实验环境气压0.103MPa；P0为大气压0.101MPa；T为试验温度318K；W为试样质量mg；ρ为氢气密度0.08988g/L；Δv为扩散氢的体积mL。图1.2可扩散氢测量装置图Fig.1.2Equipmentfordiffusiblehydrogencontenttest甘油法虽然使用简单方便，但是其准确性不高，由于甘油的粘度大，试件中逸出的氢气泡常常附着在试件和收集器壁上，或悬浮在甘油中，不能全部上浮至液面，甚至有一小部分氢气会溶解在甘油中。随后有研究者改用水银进行测定。由于水银的比重大、粘度低、氢气泡容易上浮，所以测定准确。但是，由于水银有毒，而且价格较贵，限制了它的广泛应用[51]。③热脱附TDSTDS设备采用真空升温脱氢和四极质谱仪分析方法，分析精度高达0.01×10-6，
辽宁科技大学硕士学位论文13伸率等，还可通过扫描电镜观察其断口形貌，通过这些指标评价氢致开裂敏感性。（2）恒载荷实验恒载荷实验方法较为简单，自发明以来已经经过了多位研究者的多次改装。该方法用杠杆原理，事先将杠杆调平，在杠杆一段加一定量的砝码作为恒定的载荷，实验夹持在另一端，可以根据需求选择适当的腐蚀液。该方法可根据断裂时间的长短来评价实验试样的氢致开裂敏感性，用该方法测量金属材料时，为了加快实验周期，可在实验前将试样标距段处事先做一个缺口。该实验设备经济实用，可批量组装，但实验周期较长。图1.3砝码恒载荷实验装置Fig.1.3Weightconstantloadexperimentaldevice（3）恒应变实验常用的恒应变测试方法有C型弯曲，U型弯曲法，梁弯曲法。相比上两种方法，恒应变实验更加简单，一般只需要一个夹具即可。图1.4为U型弯曲法示意图，将制作好的实验夹具放在相应腐蚀液中，定期观察试样开裂或者断裂情况，该方法实验结果很难定量化，因此常用作对比比较[3,55]。图1.4U型弯曲试样Fig.1.4U-shapedbendingspecimen
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车用780MPa级别双相钢氢致延迟开裂行为的研究[J]. 谢春乾,王刚,韩赟,邝霜,刘华赛,姜英花,滕华湘,陈凌峰. 热加工工艺. 2018(22)
[2]铁素体型钢焊接中氢的存在状态分析[J]. 薛钢,王涛,杨超飞,牛佳佳,成应晋. 材料开发与应用. 2018(05)
[3]预应变对DP600钢氢脆敏感性的影响[J]. 柯书忠,刘静,黄峰,王贞,毕云杰. 中国腐蚀与防护学报. 2018(05)
[4]利用升温脱氢分析方法表征钢中的可扩散氢[J]. 谌康,徐乐,王毛球. 物理测试. 2017(06)
[5]阴极充氢对1000 MPa级高强钢氢脆敏感性的影响[J]. 郭建章,高心心,张海兵. 热加工工艺. 2017(22)
[6]汽车用590MPa级别双相钢氢致延迟开裂行为的研究[J]. 谢春乾,韩赟,邝霜. 热加工工艺. 2017(20)
[7]低合金高强度耐候钢在干湿交替环境下模拟工业大气的腐蚀行为研究[J]. 吴志锋,宋义全,冯宇飞,安玥. 热加工工艺. 2017(12)
[8]拉伸变形对AA6016铝合金汽车外板再结晶组织及性能的影响[J]. 高冠军,李家栋,李勇,王昭东,贺晨,邸洪双. 哈尔滨工业大学学报. 2017(05)
[9]1000MPa级0Cr16Ni5Mo钢的氢脆敏感性研究[J]. 孙永伟,陈继志,刘军. 金属学报. 2015(11)
[10]先进高强度钢氢脆的研究进展[J]. 罗洁,郭正洪,戎咏华. 机械工程材料. 2015(08)
博士论文
[1]微观组织和合金成分对高锰奥氏体TWIP钢延迟断裂的影响[D]. 昝娜.东北大学 2015
本文编号：3452661
【文章来源】：辽宁科技大学辽宁省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铁素体型钢焊接中氢的存在状态[38]
辽宁科技大学硕士学位论文11纯度惰性气体氛围中于高纯石墨坩埚中加热至融化，H会从试样中逸出，随后将产生的气体通过热的氧化铜，气体中的氢会转化为水，即：Cu+OHCuO2H2（1.8）通过红外检测器检测水的含量，进而可以计算出氢的含量[49]。该实验方法可以快速测量充氢后的试样，缺点在于不能明确的区分所测结果中可扩散氢与不可扩散氢。②集气法甘油集气法是气体容积量法中最常用的方法，至今也有很多研究者使用这种方法。将充氢后的试样清净，放入扩散氢测定容器中（如图1.2），在恒温条件下放置一段时候后，记录前后两次甘油液面高度，用两次甘油液面差h以及管子内壁直径d，截面S，计算排出氢的体积，则试样中可扩散氢含量CH（质量分数）由下式计算[50]：89.88×PTC00HWTvP（1.9）式中：T0为273K；P为实验环境气压0.103MPa；P0为大气压0.101MPa；T为试验温度318K；W为试样质量mg；ρ为氢气密度0.08988g/L；Δv为扩散氢的体积mL。图1.2可扩散氢测量装置图Fig.1.2Equipmentfordiffusiblehydrogencontenttest甘油法虽然使用简单方便，但是其准确性不高，由于甘油的粘度大，试件中逸出的氢气泡常常附着在试件和收集器壁上，或悬浮在甘油中，不能全部上浮至液面，甚至有一小部分氢气会溶解在甘油中。随后有研究者改用水银进行测定。由于水银的比重大、粘度低、氢气泡容易上浮，所以测定准确。但是，由于水银有毒，而且价格较贵，限制了它的广泛应用[51]。③热脱附TDSTDS设备采用真空升温脱氢和四极质谱仪分析方法，分析精度高达0.01×10-6，
辽宁科技大学硕士学位论文13伸率等，还可通过扫描电镜观察其断口形貌，通过这些指标评价氢致开裂敏感性。（2）恒载荷实验恒载荷实验方法较为简单，自发明以来已经经过了多位研究者的多次改装。该方法用杠杆原理，事先将杠杆调平，在杠杆一段加一定量的砝码作为恒定的载荷，实验夹持在另一端，可以根据需求选择适当的腐蚀液。该方法可根据断裂时间的长短来评价实验试样的氢致开裂敏感性，用该方法测量金属材料时，为了加快实验周期，可在实验前将试样标距段处事先做一个缺口。该实验设备经济实用，可批量组装，但实验周期较长。图1.3砝码恒载荷实验装置Fig.1.3Weightconstantloadexperimentaldevice（3）恒应变实验常用的恒应变测试方法有C型弯曲，U型弯曲法，梁弯曲法。相比上两种方法，恒应变实验更加简单，一般只需要一个夹具即可。图1.4为U型弯曲法示意图，将制作好的实验夹具放在相应腐蚀液中，定期观察试样开裂或者断裂情况，该方法实验结果很难定量化，因此常用作对比比较[3,55]。图1.4U型弯曲试样Fig.1.4U-shapedbendingspecimen
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车用780MPa级别双相钢氢致延迟开裂行为的研究[J]. 谢春乾,王刚,韩赟,邝霜,刘华赛,姜英花,滕华湘,陈凌峰. 热加工工艺. 2018(22)
[2]铁素体型钢焊接中氢的存在状态分析[J]. 薛钢,王涛,杨超飞,牛佳佳,成应晋. 材料开发与应用. 2018(05)
[3]预应变对DP600钢氢脆敏感性的影响[J]. 柯书忠,刘静,黄峰,王贞,毕云杰. 中国腐蚀与防护学报. 2018(05)
[4]利用升温脱氢分析方法表征钢中的可扩散氢[J]. 谌康,徐乐,王毛球. 物理测试. 2017(06)
[5]阴极充氢对1000 MPa级高强钢氢脆敏感性的影响[J]. 郭建章,高心心,张海兵. 热加工工艺. 2017(22)
[6]汽车用590MPa级别双相钢氢致延迟开裂行为的研究[J]. 谢春乾,韩赟,邝霜. 热加工工艺. 2017(20)
[7]低合金高强度耐候钢在干湿交替环境下模拟工业大气的腐蚀行为研究[J]. 吴志锋,宋义全,冯宇飞,安玥. 热加工工艺. 2017(12)
[8]拉伸变形对AA6016铝合金汽车外板再结晶组织及性能的影响[J]. 高冠军,李家栋,李勇,王昭东,贺晨,邸洪双. 哈尔滨工业大学学报. 2017(05)
[9]1000MPa级0Cr16Ni5Mo钢的氢脆敏感性研究[J]. 孙永伟,陈继志,刘军. 金属学报. 2015(11)
[10]先进高强度钢氢脆的研究进展[J]. 罗洁,郭正洪,戎咏华. 机械工程材料. 2015(08)
博士论文
[1]微观组织和合金成分对高锰奥氏体TWIP钢延迟断裂的影响[D]. 昝娜.东北大学 2015
本文编号：3452661
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