1、第二节 氢脆,由于氢和应力的共同作用，而导致金属材料产生脆性断裂的现象，称为氢脆断裂（简称氢脆）,一、氢在金属中的来源和存在的形式,1、氢的来源,2、氢的存在形式,内含的（冶炼和加工中带入的氢）；,外来的（工作中，吸H）。,间隙原子状，固溶在金属中H；,分子状（H2），气泡中；,化学物（氢化物）。,CH4,TiHx、NaH,1、氢蚀（或称气蚀）,氢与金属作用生成高压气体（如CH4），使晶界结合力减弱而导致的氢脆断裂。,C（Fe）+4HCH4,Fe3C 3Fe+C,C+2H2CH4,温度、压力,各种钢材料在气相氢环境中的使用界限,宏观断口：氧化色，颗粒状,微观断口：沿晶断裂,二、氢脆类型及其特征
2、,3、氢化物致脆,2、白点（发裂）,氢的溶解度，,形成气泡，体积，,将金属的局部胀裂。,宏观：断面呈圆形或椭圆形，颜色为银白色。0.12.5mm,精炼除气，加入稀土或其微量元素,锻后缓冷.,形成氢化物,自发形成氢化物：凝固、热加工时从过饱和固溶体中析出形成,应力感生氢化物：应力作用下，氢逐渐聚集到应力集中处形成,氢化物很硬、脆，与基体结合不牢。,裂纹沿界面扩展。,细化晶粒：连续的薄片状 不连续的块状,4）氢致延滞断裂,含有适量处于固溶状态的氢，在低于屈服强度的应力 持续作用下，经过一段孕育期后，在金属内部，特别是三向 拉应力区形成裂纹，裂纹扩展，最后突然发生脆性断裂。,特点：,在一定温度范围内
3、形成氢脆（-150100）。,应变速率高，不会出现氢脆。,塑性显著降低，尤其是断面收缩率。,高强钢的氢致延滞裂还具有可逆性。,三、钢的氢致延滞断裂机理,断裂过程：孕育，亚稳扩展，失稳扩展。,孕育阶段：,氢原子数量；扩散，偏聚。,氢固溶，在位错线周围偏聚，形成气团；,位错运动受阻，产生应力集中，氢促进萌生裂纹。,施加一小的阴极电流,使开裂加速则为氢脆,在强度较低的材料中断裂源不在表面,而在表面以下的某一深处,主裂纹没有分枝情况,断口没有腐蚀产物或者其量极微,其它,四、氢致延滞断裂与应力腐蚀的关系。,阳极溶解、金属开裂,阴极吸氢，延滞断裂。,实验识别的方法,当施加一小的阳极电流,如使开裂加速,为应力腐蚀,断口识别的方法,对温度和形变速率有强烈的依赖,五、防止氢脆的措施,3）材料因素,1）环境因素,2）力学因素,阻止或减少氢进入材料,a.表面涂层处理,b.加入抑制剂,减小或消除残余拉应力,设计时安全选材,Ca、RE 氢脆,降低含氢量,C、Mn、S、P 氢脆,成分：,组织：,细化晶粒氢脆,氢脆敏感性,粒状P,片状P,下B或回火M,M,性能：,高强度钢（700MPa）的氢脆性大,冷变形的氢脆性大,
