實驗室氫脆分析-斷口分析-金屬斷裂分析

氫脆的發(fā)生主要是由于氫原子在金屬中的積累和遷移，引起的應(yīng)力集中和晶格缺陷，導(dǎo)致的金屬脆性破壞。
氫脆斷裂為突發(fā)性斷裂，往往會導(dǎo)致災(zāi)難性后果，因此應(yīng)高度重視破壞的嚴重性，并加以防范。
產(chǎn)生原因：
1.氫原子機理：氫原子可以滲透到金屬結(jié)構(gòu)中，與金屬原子結(jié)合形成氫化物，這會導(dǎo)致金屬內(nèi)部應(yīng)力的增加，進而引起脆性裂紋的形成和擴展。
2.氫原子擴散機理：氫原子通過金屬晶界的缺陷或位錯等途徑進入金屬內(nèi)部，在晶界和缺陷處聚集的氫原子會導(dǎo)致金屬結(jié)構(gòu)的破壞和脆裂現(xiàn)象。
3.誘發(fā)應(yīng)力機理：在含氫環(huán)境中，金屬的強度和延展性會降低，在外界應(yīng)力的驅(qū)動下，金屬容易發(fā)生脆性破壞，這是因為在氫原子的存在下，金屬晶體內(nèi)部的應(yīng)力集中會被加劇，從而加速了脆性裂紋的形成和擴展。
4.氫原子解理機理：氫原子在金屬晶體的解理面上聚集，導(dǎo)致解理面的強度降低，進一步加速了脆性裂紋的形成和擴展。
斷口特征：
用掃描電鏡或電子顯微鏡微觀觀察：裂紋源區(qū)呈沿晶斷裂（晶界間存在微裂紋）形貌，并存在沿晶二次裂紋，晶粒輪廓鮮明，呈冰糖狀，晶粒表面存在大量的雞爪痕，裂紋擴展區(qū)主要呈準解理斷裂（在正應(yīng)力作用下產(chǎn)生的穿晶斷裂，通常沿一定的嚴格的晶面分離，同時伴隨一定的塑性變形痕跡）形貌，部分區(qū)域存在韌窩（小凹坑）及沿晶斷裂形貌。
常見發(fā)生情況：
螺釘氫脆斷裂是常見的螺釘失效模式。螺釘氫脆斷裂通常發(fā)生于經(jīng)過熱處理和電鍍處理的高強度普通螺紋螺釘和表面硬度較高的自攻螺紋螺釘，大多發(fā)生在螺釘頭與螺桿或光桿與螺紋交接的部位。
氫脆的預(yù)防：
生產(chǎn)實踐表明，螺釘電鍍前的酸洗工序和電鍍工序是制造過程中氫侵入基體材料的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，且不可避免。可靠的對策是在螺釘電鍍后增加去氫處理工序。一般來說，螺釘冷加工和熱處理后多少都有殘余內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)氫侵入螺釘基體材料，一段時間后，在殘余內(nèi)應(yīng)力的作用下，螺釘基體材料即可能形成晶界微裂，微裂紋一旦形成就不會愈合，因此，去氫處理必須在晶界微裂形成之前進行，gb和iso標準推薦去氫處理較好在螺釘電鍍處理后1小時內(nèi)進行。
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