nm500耐磨鋼板材料的延遲斷裂行為是在材料,、環(huán)境和應(yīng)力三者共同作用下發(fā)生的,,與材料的特性以及受力狀態(tài)、服役環(huán)境密切相關(guān),。
材料強(qiáng)度的影響,。一般來講材料的強(qiáng)度越高,其延遲斷裂敏感性越大,。一般認(rèn)為1000MPa是一個危險(xiǎn)的水平,,即抗拉強(qiáng)度低于1000MPa時鋼材耐延遲開裂的性能相對較好,而當(dāng)材料強(qiáng)度大于1000MPa時,,其延遲斷裂敏感性較高,。
合金成分的影響。不同的合金元素會對材料的延遲斷裂行為產(chǎn)生不同的影響,。研究發(fā)現(xiàn),,隨著nm500耐磨鋼板鋼中(Mn+0.5Si+S+P)含量的升高,4340系列鋼材發(fā)生氫致延遲斷裂的臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子隨之下降,,說明其斷裂敏感性逐漸升高,。這是由于鋼中C、S,、P,、Si,、Mn等元素的偏析會促進(jìn)腐蝕環(huán)境下氫的吸收,從而增大材料的氫致延遲斷裂敏感性,,使得材料在較低的應(yīng)力水平下即發(fā)生斷裂,。而Ti、V,、Mo,、Ni、Nb等元素可細(xì)化晶粒,,提高材料的韌性,,減少偏析,而且所形成的細(xì)小析出物有利于形成氫的捕獲陷阱,,從而降低材料的延遲斷裂敏感性,。此外,也有研究指出,,Al元素的添加可以顯著改善含錳TWIP鋼的氫致開裂敏感性,。
微觀組織的影響。由于氫在不同組織中的擴(kuò)散速度和儲存能力不同,,因此,,材料的微觀組織對延遲斷裂敏感性的影響很大。從金相組織上講,,相比于奧氏體和全珠光體組織,,鐵素體—馬氏體和單一馬氏體組織鋼材具有更高的氫致延遲斷裂敏感性。此外,,相同的應(yīng)力水平下,,加工誘發(fā)馬氏體的含量越高,延遲斷裂敏感性越大,;在相同的強(qiáng)度水平下,,含Mo的高溫回火馬氏體組織,比普通回火馬氏體鋼的極限擴(kuò)散氫含量高,,延遲斷裂敏感性降低,。同時,材料微觀組織上的不均勻性,,如晶界,、相界等,由于原子錯排和局部應(yīng)力場的存在,,會成為氫的捕獲陷阱或氫快速傳輸?shù)耐ǖ?,從而影響材料的氫致延遲開裂行為。此外,降低晶粒尺寸,,晶界處吸附的氫含量減少,也有利于改善材料沿晶界開裂的敏感性,。
加工缺陷的影響,。高強(qiáng)鋼的加工會經(jīng)歷彎曲、拉拔,、冷軋等工藝,,不同的加工方式會在材料上留下微孔、微裂紋和位錯等缺陷,,這些缺陷位置會成為氫的捕獲陷阱或者提供氫原子快速傳輸?shù)耐ǖ?,在外力作用下還會在缺陷位置形成應(yīng)力集中,它們會對材料的氫致延遲開裂行為產(chǎn)生較大的影響,。
受力狀態(tài)的影響,。一方面,金屬構(gòu)件在服役過程中會受到各種外力的作用,;另一方面,,材料本身也會因?yàn)椴煌募庸こ尚瓦^程而產(chǎn)生不同的殘余應(yīng)變狀態(tài)。高強(qiáng)nm500耐磨鋼板鋼的主要成型工藝有折彎,、擴(kuò)孔和翻邊,、淺拉伸等,這些加工殘余應(yīng)變的存在會促進(jìn)延遲斷裂的發(fā)生,。最新研究認(rèn)為,,加工過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)變是外加應(yīng)力和材料中的可擴(kuò)散氫含量之外的第三大導(dǎo)致高強(qiáng)鋼延遲斷裂失效行為發(fā)生的重要因素,氫致延遲斷裂行為發(fā)生的敏感區(qū)處于高外加應(yīng)力,、高應(yīng)變和高濃度擴(kuò)散氫含量的重合區(qū),。
環(huán)境的影響。環(huán)境主要是會影響氫向nm500耐磨鋼板材料內(nèi)部的滲透,。金屬在各種致氫環(huán)境中,,如氫氣、H2S氣體和水溶液,、水介質(zhì),、丙酮等有機(jī)溶液中,氫致延遲斷裂敏感性會大大增加,。根據(jù)環(huán)境中氫來源的不同,,高強(qiáng)鋼的氫致延遲斷裂行為主要分為以下兩類:一類是服役環(huán)境滲入的氫(外氫)引起的延遲斷裂,如橋梁用高強(qiáng)鋼,,在潮濕大氣,、雨水等環(huán)境中長期暴露發(fā)生腐蝕,由腐蝕反應(yīng)生成的氫侵入鋼中而發(fā)生延遲斷裂。另一類是酸洗,、電鍍,、焊接等制造過程中侵入鋼中的氫(內(nèi)氫)引起延遲斷裂。以焊接為例,,它是一個局部冶煉過程,,局部高溫可使焊條及藥皮中所含的水分分解成氫原子進(jìn)入金屬。這些過程引入的氫含量較高,,因此,,鋼材常常在施加應(yīng)力后的幾小時或幾天內(nèi)即發(fā)生延遲斷裂失效。
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