nm500耐(nai)磨鋼(gang)板材(cai)料(liao)的(de)延遲斷裂行為是在材(cai)料(liao)、環境和應力(li)三者共(gong)同作用下(xia)發生的(de),與材(cai)料(liao)的(de)特性以及受力(li)狀態、服(fu)役(yi)環境密切相關。
材料強度(du)(du)的(de)影(ying)響。一(yi)般來講材料的(de)強度(du)(du)越高(gao),其延遲斷(duan)裂(lie)敏感性(xing)(xing)越大(da)。一(yi)般認為1000MPa是(shi)一(yi)個(ge)危(wei)險的(de)水平(ping),即抗拉(la)強度(du)(du)低(di)于1000MPa時鋼材耐延遲開裂(lie)的(de)性(xing)(xing)能(neng)相對較好,而當材料強度(du)(du)大(da)于1000MPa時,其延遲斷(duan)裂(lie)敏感性(xing)(xing)較高(gao)。
合(he)金(jin)成(cheng)分(fen)的(de)(de)(de)影響(xiang)。不(bu)同的(de)(de)(de)合(he)金(jin)元(yuan)素(su)會對材料(liao)(liao)的(de)(de)(de)延遲斷(duan)(duan)裂行為產生(sheng)不(bu)同的(de)(de)(de)影響(xiang)。研(yan)究發(fa)現,隨著nm500耐磨鋼(gang)板鋼(gang)中(Mn+0.5Si+S+P)含量(liang)的(de)(de)(de)升高(gao),4340系列鋼(gang)材發(fa)生(sheng)氫致延遲斷(duan)(duan)裂的(de)(de)(de)臨界(jie)應力強度因(yin)子隨之下降(jiang)(jiang),說(shuo)明其斷(duan)(duan)裂敏(min)(min)(min)感(gan)性(xing)逐漸升高(gao)。這(zhe)是由于鋼(gang)中C、S、P、Si、Mn等(deng)元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)偏析會促進(jin)腐蝕(shi)環境下氫的(de)(de)(de)吸收,從而(er)增(zeng)大材料(liao)(liao)的(de)(de)(de)氫致延遲斷(duan)(duan)裂敏(min)(min)(min)感(gan)性(xing),使得材料(liao)(liao)在較低(di)的(de)(de)(de)應力水平下即(ji)發(fa)生(sheng)斷(duan)(duan)裂。而(er)Ti、V、Mo、Ni、Nb等(deng)元(yuan)素(su)可(ke)細化晶(jing)粒,提高(gao)材料(liao)(liao)的(de)(de)(de)韌性(xing),減少偏析,而(er)且所形(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)細小析出(chu)物有利(li)于形(xing)成(cheng)氫的(de)(de)(de)捕獲陷阱,從而(er)降(jiang)(jiang)低(di)材料(liao)(liao)的(de)(de)(de)延遲斷(duan)(duan)裂敏(min)(min)(min)感(gan)性(xing)。此外(wai),也有研(yan)究指出(chu),Al元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)添(tian)加可(ke)以顯著改善含錳TWIP鋼(gang)的(de)(de)(de)氫致開裂敏(min)(min)(min)感(gan)性(xing)。
微觀(guan)組(zu)織(zhi)的(de)(de)(de)影響。由于(yu)氫(qing)(qing)在不(bu)(bu)同組(zu)織(zhi)中的(de)(de)(de)擴散速度和(he)儲存(cun)能力不(bu)(bu)同,因此(ci),材(cai)料的(de)(de)(de)微觀(guan)組(zu)織(zhi)對延(yan)(yan)(yan)遲(chi)斷裂(lie)敏(min)感(gan)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)影響很(hen)大(da)。從金(jin)相組(zu)織(zhi)上講,相比于(yu)奧氏(shi)體(ti)(ti)和(he)全珠光體(ti)(ti)組(zu)織(zhi),鐵素體(ti)(ti)—馬氏(shi)體(ti)(ti)和(he)單一馬氏(shi)體(ti)(ti)組(zu)織(zhi)鋼(gang)材(cai)具(ju)有(you)更高(gao)(gao)的(de)(de)(de)氫(qing)(qing)致延(yan)(yan)(yan)遲(chi)斷裂(lie)敏(min)感(gan)性(xing)(xing)。此(ci)外,相同的(de)(de)(de)應力水平(ping)下,加工誘發馬氏(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)含(han)(han)量越(yue)高(gao)(gao),延(yan)(yan)(yan)遲(chi)斷裂(lie)敏(min)感(gan)性(xing)(xing)越(yue)大(da);在相同的(de)(de)(de)強度水平(ping)下,含(han)(han)Mo的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫回(hui)火(huo)馬氏(shi)體(ti)(ti)組(zu)織(zhi),比普(pu)通(tong)回(hui)火(huo)馬氏(shi)體(ti)(ti)鋼(gang)的(de)(de)(de)極(ji)限擴散氫(qing)(qing)含(han)(han)量高(gao)(gao),延(yan)(yan)(yan)遲(chi)斷裂(lie)敏(min)感(gan)性(xing)(xing)降低。同時,材(cai)料微觀(guan)組(zu)織(zhi)上的(de)(de)(de)不(bu)(bu)均勻性(xing)(xing),如晶界(jie)、相界(jie)等,由于(yu)原(yuan)子錯排和(he)局部應力場的(de)(de)(de)存(cun)在,會(hui)成為(wei)氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)捕(bu)獲(huo)陷阱或(huo)氫(qing)(qing)快速傳輸的(de)(de)(de)通(tong)道,從而影響材(cai)料的(de)(de)(de)氫(qing)(qing)致延(yan)(yan)(yan)遲(chi)開裂(lie)行(xing)為(wei)。此(ci)外,降低晶粒尺(chi)寸,晶界(jie)處吸附的(de)(de)(de)氫(qing)(qing)含(han)(han)量減(jian)少,也(ye)有(you)利于(yu)改善材(cai)料沿晶界(jie)開裂(lie)的(de)(de)(de)敏(min)感(gan)性(xing)(xing)。
加工(gong)缺(que)陷(xian)的(de)影響(xiang)。高強鋼(gang)的(de)加工(gong)會(hui)經歷彎曲、拉(la)拔、冷軋(ya)等工(gong)藝,不同的(de)加工(gong)方式會(hui)在(zai)(zai)材料(liao)(liao)上留下(xia)微孔、微裂紋和位(wei)錯等缺(que)陷(xian),這些缺(que)陷(xian)位(wei)置會(hui)成(cheng)為(wei)(wei)氫(qing)的(de)捕獲(huo)陷(xian)阱或者提供氫(qing)原子快速傳輸的(de)通(tong)道,在(zai)(zai)外力(li)作用下(xia)還會(hui)在(zai)(zai)缺(que)陷(xian)位(wei)置形成(cheng)應力(li)集(ji)中,它們會(hui)對(dui)材料(liao)(liao)的(de)氫(qing)致延遲開(kai)裂行為(wei)(wei)產生(sheng)較大(da)的(de)影響(xiang)。
受(shou)(shou)力狀態的(de)(de)影響。一(yi)方(fang)面,金屬構件在(zai)服(fu)役(yi)過(guo)程中(zhong)會受(shou)(shou)到各種外(wai)力的(de)(de)作用;另一(yi)方(fang)面,材料本身(shen)也(ye)會因為不同的(de)(de)加(jia)(jia)工(gong)成型過(guo)程而產生(sheng)(sheng)不同的(de)(de)殘(can)(can)余(yu)(yu)應變(bian)狀態。高(gao)強(qiang)nm500耐磨鋼(gang)板鋼(gang)的(de)(de)主要(yao)成型工(gong)藝有(you)折(zhe)彎、擴孔和(he)翻邊、淺拉伸等,這些(xie)加(jia)(jia)工(gong)殘(can)(can)余(yu)(yu)應變(bian)的(de)(de)存(cun)在(zai)會促(cu)進(jin)延(yan)遲斷(duan)(duan)裂(lie)的(de)(de)發(fa)生(sheng)(sheng)。最新研(yan)究認為,加(jia)(jia)工(gong)過(guo)程中(zhong)產生(sheng)(sheng)的(de)(de)殘(can)(can)余(yu)(yu)應變(bian)是外(wai)加(jia)(jia)應力和(he)材料中(zhong)的(de)(de)可擴散氫(qing)含量之外(wai)的(de)(de)第三大導(dao)致高(gao)強(qiang)鋼(gang)延(yan)遲斷(duan)(duan)裂(lie)失效行為發(fa)生(sheng)(sheng)的(de)(de)重要(yao)因素,氫(qing)致延(yan)遲斷(duan)(duan)裂(lie)行為發(fa)生(sheng)(sheng)的(de)(de)敏感(gan)區(qu)處于高(gao)外(wai)加(jia)(jia)應力、高(gao)應變(bian)和(he)高(gao)濃(nong)度(du)擴散氫(qing)含量的(de)(de)重合區(qu)。
環(huan)境的影響。環(huan)境主(zhu)要(yao)(yao)是會(hui)影響氫(qing)(qing)(qing)(qing)向nm500耐磨鋼(gang)板材(cai)(cai)料內部的滲透。金屬在(zai)各(ge)種致(zhi)(zhi)(zhi)氫(qing)(qing)(qing)(qing)環(huan)境中(zhong)(zhong),如(ru)氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣、H2S氣體和(he)水(shui)溶液、水(shui)介質、丙酮(tong)等(deng)(deng)有機溶液中(zhong)(zhong),氫(qing)(qing)(qing)(qing)致(zhi)(zhi)(zhi)延(yan)遲(chi)斷裂(lie)(lie)敏(min)感性會(hui)大大增加。根據環(huan)境中(zhong)(zhong)氫(qing)(qing)(qing)(qing)來(lai)源(yuan)的不同,高(gao)強鋼(gang)的氫(qing)(qing)(qing)(qing)致(zhi)(zhi)(zhi)延(yan)遲(chi)斷裂(lie)(lie)行為(wei)(wei)(wei)主(zhu)要(yao)(yao)分(fen)為(wei)(wei)(wei)以下兩類:一(yi)類是服役環(huan)境滲入的氫(qing)(qing)(qing)(qing)(外氫(qing)(qing)(qing)(qing))引起(qi)的延(yan)遲(chi)斷裂(lie)(lie),如(ru)橋梁用高(gao)強鋼(gang),在(zai)潮濕大氣、雨(yu)水(shui)等(deng)(deng)環(huan)境中(zhong)(zhong)長期暴露發(fa)生腐蝕(shi),由腐蝕(shi)反應(ying)(ying)生成(cheng)的氫(qing)(qing)(qing)(qing)侵(qin)入鋼(gang)中(zhong)(zhong)而發(fa)生延(yan)遲(chi)斷裂(lie)(lie)。另一(yi)類是酸洗、電鍍、焊(han)(han)接等(deng)(deng)制造過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)侵(qin)入鋼(gang)中(zhong)(zhong)的氫(qing)(qing)(qing)(qing)(內氫(qing)(qing)(qing)(qing))引起(qi)延(yan)遲(chi)斷裂(lie)(lie)。以焊(han)(han)接為(wei)(wei)(wei)例,它是一(yi)個局部冶煉過(guo)程(cheng),局部高(gao)溫可(ke)使焊(han)(han)條及藥皮(pi)中(zhong)(zhong)所(suo)含的水(shui)分(fen)分(fen)解成(cheng)氫(qing)(qing)(qing)(qing)原(yuan)子進入金屬。這(zhe)些過(guo)程(cheng)引入的氫(qing)(qing)(qing)(qing)含量較高(gao),因(yin)此,鋼(gang)材(cai)(cai)常(chang)常(chang)在(zai)施加應(ying)(ying)力后的幾小時或幾天內即(ji)發(fa)生延(yan)遲(chi)斷裂(lie)(lie)失效。
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