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环境的影响。环境主要是会影响氢向金属材料内部的渗透。金属在各种致氢环境中,如氢气、H2S气体和水溶液、水介质、等**溶液中,氢致延迟断裂敏感性会大大增加。根据环境中氢来源的不同,高强度耐磨板的氢致延迟断裂行为主要分为以下两类:一类是服役环境渗入的氢(外氢)引起的延迟断裂,如桥梁用高强度耐磨板,在潮湿大气、雨水等环境中长期暴露发生腐蚀,由腐蚀反应生成的氢侵入钢中而发生延迟断裂。另一类是酸洗、电镀、焊接等制造过程中侵入钢中的氢(内氢)引起延迟断裂。以焊接为例,它是一个局部冶炼过程,局部高温可使焊条及药皮中所含的水分分解成氢原子进入金属。这些过程引入的氢含量较高,因此,钢材常常在施加应力后的几小时或几天内即发生延迟断裂失效。
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氢致延迟断裂机理
关于氢致延迟断裂的机理,近年来已经进行了广泛的研究,但问题还远远没有解决。已经提出的经典理论主要有:氢压理论、氢降低表面能理论、氢降低原子键合力理论,以及氢促进局部塑性变形理论等。
氢压理论、氢降低表面能理论和氢降低原子键合力(即弱键)理论均认为,氢致裂纹的产生和扩展是原子面在正应力作用下的整体解理过程,即氢致脆性的过程。与此相反,氢致局部塑性变形理论则认为任何断裂过程都是局部塑性变形的结果。该理论认为,在存在应力梯度的条件下,如裂纹尖端附近,由于应力诱导扩散,原子氢能富集在裂纹尖端局部区域。当有效氢浓度达到临界值时,可以使局部区域的表观屈服应力明显下降,于是在较低的应力作用下就能产生氢致滞后塑性并导致滞后断裂,而且局部区域表观屈服应力的下降量明显依赖于钢的强度和初始氢含量。
总体来讲,上述4种经典理论都有其局限性,将氢促进局部塑性变形理论和弱键理论、氢压理论联合起来,是今后研究的一个方向,有可能发展新的氢致开裂理论以解释氢致韧断和氢致韧脆转变机理。
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