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氫致開(kāi)裂的原因有哪些?

更新時(shí)間:2025-05-21       點(diǎn)擊次數(shù):43

氫致開(kāi)裂,英文名 Hydrogen-induced cracking (HIC)。氫致開(kāi)裂通常發(fā)生在水溶液中,由于氫通過(guò)擴(kuò)散進(jìn)入鋼的基體中,導(dǎo)致鋼發(fā)生脆化和開(kāi)裂。氫致開(kāi)裂常常是因?yàn)樵诔尚突蚓庸み^(guò)程中偶然因素導(dǎo)致氫進(jìn)入鋼的基體。它通常受三方面因素影響,材料的性能、環(huán)境因素和應(yīng)力因素。

在第二次世界大戰(zhàn)期間,英國(guó)空軍一架?chē)娀饝?zhàn)斗機(jī)由于機(jī)械故障從空中墜落,飛行員當(dāng)場(chǎng)斃命。這個(gè)事當(dāng)局非常重視,失事飛機(jī)的零件全部被收集起來(lái),并成立了專(zhuān)門(mén)的調(diào)查組調(diào)查飛機(jī)失事的原因。飛機(jī)失事起因了主軸斷裂,在斷裂主軸內(nèi)部發(fā)現(xiàn)了很多細(xì)小的裂紋,當(dāng)時(shí)稱(chēng)為發(fā)紋。

大約在1940年前后,中國(guó)科學(xué)院金屬研究所的創(chuàng)建者李薰先生博士畢業(yè)后開(kāi)始在英國(guó)謝菲爾德大學(xué)開(kāi)始從事這項(xiàng)研究工作,解決這個(gè)問(wèn)題的前提條件是如何定量測(cè)試和分析鋼中的氫含量。隨后,李薰先生發(fā)明了定氫儀,用于測(cè)定鋼中的氫含量。最終證明是氫引起了飛機(jī)主軸的斷裂。李薰先生也成為氫致開(kāi)裂領(lǐng)域的創(chuàng)始人。

含有鉻、鎳的高強(qiáng)鋼對(duì)氫很敏感,碳含量較高的鋼氫致開(kāi)裂的傾向更大,低碳鋼不易發(fā)生氫致開(kāi)裂,組織致密的鍛件比組織疏松的鑄件更易發(fā)生氫致開(kāi)裂。氫原子滲透到鋼內(nèi)部以后,會(huì)降低晶粒間的原子結(jié)合力,使鋼材的韌性下降。

氫致開(kāi)裂的斷口與其它脆性斷口很相似,高強(qiáng)材料容易出現(xiàn)沿晶斷口。對(duì)于低碳鋼,在沿晶的小刻面上容易出現(xiàn)細(xì)小的,發(fā)育不完整的韌窩,有人稱(chēng)為“雞爪紋"。

氫致開(kāi)裂具的滯后性,對(duì)于焊接構(gòu)件,氫致開(kāi)裂的發(fā)生具有突然性,會(huì)對(duì)人身和財(cái)產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅,需要引起高度重視。

如何消除金屬中的氫是大家最關(guān)心的問(wèn)題。某些鋼材或用于特殊條件下的零件,必須進(jìn)行除氫處理,例如飛機(jī)上使用的鍍鋅件都要經(jīng)過(guò)除氫處理。彈性零件和高強(qiáng)度鋼上鍍鋅也需要進(jìn)行除氫。除氫采用加熱處理法將氫從零件內(nèi)部趕出去。除氫效果與除氫溫度、保溫時(shí)間有關(guān)。溫度高,時(shí)間長(zhǎng)除氫越好。

通常,可以將欲除氫的構(gòu)件放置在真空烘箱內(nèi),在200250℃溫度下處理23h。熱油中除氫能獲得與在烘箱中除氫具有同樣的效果,受熱均勻,對(duì)設(shè)備要求也更為簡(jiǎn)單。


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