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氢脆的断口形貌特征研究

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:图9-7 因氢脆致断的裂纹形貌(×75)氢脆断口的宏观形貌特征 氢脆断口宏观上呈现为典型的脆性断裂特征。图9-8 氢脆宏观断口图9-9 白点氢脆断裂的宏观断口图9-10 氢脆断口微观形貌a)低K值 b)中等K值 c)高K值氢脆断口的微观形貌特征 氢脆裂纹在断口上常见为沿晶断裂,但也有穿晶断裂,或是在开裂过程中由一种断裂机制转变为另一种。表9-4 氢脆与应力腐蚀破裂的断裂特征对比

氢脆的断口形貌特征研究

(1)断裂源 相应于不同氢脆类型、材质及受应力情况,常呈现为三种状态:

1)氢致鼓泡或静疲劳的裂纹源,常在零件内部或表面应力集中较严重处。

2)低强度、低硬度的金属或者高强度金属,但不受较大外加应力或残余拉应力的残纹源常在零件内部。

3)高强度金属而受有外加应力或残余拉应力,特别对表面有严重应力集中的裂纹源常可能在零件的表面。

(2)裂纹形貌的无分岔性 是氢脆的重要特征,有时也可见到在主裂纹基本上无分岔而向前延伸一段后再呈现分岔结构,如图9-7所示。

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图9-7 因氢脆致断的裂纹形貌(×75)

(3)氢脆断口的宏观形貌特征 氢脆断口宏观上呈现为典型的脆性断裂特征。断口比较光滑平整,具有放射状纹线或颗粒状特征。图9-8所示为活塞杆因氢脆而破坏的断口照片,裂纹源是在尖圆角应力集中处(如图中箭头A所指处)并在各个方向向外辐射发展,B区为最后瞬断区(剪切唇)。在某些较大截面的锻轧件的断口上可观察到“白点”(如图9-9所示);在小型零件断口边缘上可观察到白色亮环。放大观察时可看到细小的裂缝(发纹)。

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图9-8 氢脆宏观断口(www.xing528.com)

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图9-9 白点氢脆断裂的宏观断口

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图9-10 氢脆断口微观形貌

a)低K值 b)中等K值 c)高K

(4)氢脆断口的微观形貌特征 氢脆裂纹在断口上常见为沿晶断裂(图9-10b),但也有穿晶断裂,或是在开裂过程中由一种断裂机制转变为另一种。高强度钢氢脆的微观断口形貌还与裂纹的应力强度因子K有关,如图9-10a所示,此区为裂纹早期开裂,K值较低,断口呈晶间断裂;裂纹再向前扩展,在中等K值下,断口微观形貌呈现为解理开裂,并逐渐可见准解理与韧窝形貌特征,如图9-10b所示;在K值很大时,断口呈穿晶—韧窝型断口,如图9-10c所示。

(5)氢脆断裂与应力腐蚀破裂的断裂特征 氢脆与应力腐蚀破裂的断裂特征对比见表9-4。

表9-4 氢脆与应力腐蚀破裂的断裂特征对比

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