5.5.2 氢损伤.ppt

5.5.2 氢损伤 定义： 氢与材料交互作用引起的材料力学性能 受损的现象。 现象： 金属材料的韧性和塑性性能下降，易使材料 开裂或脆断。 分类：氢腐蚀、氢鼓泡、氢裂。 氢腐蚀过程 孕育期：晶界碳化物及其附近有大量充满甲烷的鼓泡形核。 力学性能和显微组织均无变化 迅速腐蚀期：小鼓泡长大并沿晶界形成裂纹。 钢的体积膨胀，力学性能大大下降 饱和期：裂纹互相连接，内部脱碳直到碳耗尽。 体积不再膨胀。 氢腐蚀的影响因素 温度 氢分压 冷加工变形：加速腐蚀（应变易集中在铁素体和碳化物界面上，在晶界形成高密度微孔，增加了组织和应力的不均匀性，增加气泡形核位置，并有利于裂纹的扩展。） 碳化物的球化处理：使界面能降低而有利于孕育期的延长。 稳定化元素 三、应力诱导氢脆 在加负荷之前并不存在断裂源，而是在应力作用下由于氢与应力的交互作用逐步形成断裂源。 含氢金属在缓慢的变形中逐渐形成裂纹源，裂纹扩展以致脆裂。 材料中的氢在应力梯度作用下向高的三向拉应力处富集，当偏聚氢浓度达到临界值时，就会在应力的联合作用下导致开裂。 氢脆的特征 一般发生在-100—150℃的温度范围内，室温附近(-30一30℃)最敏感。 形变速度越大，出现现氢脆的温度范围越窄，其塑性降低愈越小。应变速率愈低，氢脆愈敏感。 二、腐蚀疲劳和应力腐蚀断裂的区别 腐蚀疲劳裂纹很少有分支 SCC只在特定的腐蚀介质中才产生；CF没有介质的限定 纯金属一般不发生SCC，但能产生CF SCC需要足够大的拉应力，CF不存在疲劳极限 SCC多发生在过渡区，CF在活化区、钝化区均能发生 四、影响腐蚀疲劳的因素 1、力学因素 应力交变频率 f 及应力不对称系数 R（?最小/?最大）对腐蚀疲劳有明显影响，如图所示。 只在某一范围内最易产生腐蚀疲劳。 流速与腐蚀速率 流速增加，腐蚀介质与金属表面接触的机会增加，离子的扩散、迁移加快，加速腐蚀； 有缓蚀剂存在，一定的流速使缓蚀剂的利用率充分提高，减少或阻止污泥、尘垢的沉积，不易产生EC。 实际情况中还要考虑悬浮固体的摩擦，生物体的吸附等其他因素。 磨损腐蚀的防护 选用耐磨损腐蚀的材料 改进设计 改变环境 采用合适的涂层 阴极保护 空泡腐蚀：采用光洁度高的表面（减少气泡形成的核点） 设计时使流体动压差尽量的小 微振腐蚀：采用合适的润滑油脂或表面采用磷酸盐涂层 再加上适当的润滑剂 5.6 选择性腐蚀 一、黄铜脱锌的腐蚀 五、试验方法 我国国家标准GBl0119—88和国际标准19)65D9—1981所规定的黄铜抗脱锌腐蚀性能测定：采用在温度75℃的1％氯化亚铜水溶液中浸渍24h的化学浸渍法，浸渍后用金相显微镜测定脱锌层深度以作为材料脱锌敏感性的评价和判断。标准中规定此方法可用于检控和研究的目的，但对使用范围不作规定。 一、定义与特征 1、磨损腐蚀：指由于腐蚀流体和金属表面间的相对运动，引起金属的加速破坏或腐蚀。 造成磨损腐蚀的腐蚀流体可以是气体，液体或含有固体颗粒、气泡的液体等。 2、磨损腐蚀的外表特征是被腐蚀的表面出现槽、沟、波纹、圆孔和山谷等形貌，且常常显示方向性。? 大多数金属和合金，尤其是一些硬度较小的金属更易发生，其中以处在运动流体中的设备，如管道系统、离心机、推进器、叶轮、换热器管、蒸汽管线等等。 5.5.4 磨损腐蚀（erosion corrosion） 湍流腐蚀 湍流腐蚀是由于湍流导致的磨损腐蚀。当流体流速较大时又可称为冲击腐蚀。 湍流腐蚀多发生在叶轮、螺旋桨以及泵、搅拌器、离心机、各种导管的弯曲部分。 空泡腐蚀 空泡腐蚀是由更高速（流速30m/s）液流和腐蚀的共同作用而产生的。如船舶的推进器、涡轮片和泵叶轮。 发生空泡腐蚀时，材料表面空穴或汽泡的形成和破灭极其迅速。在一个微小的低压区，每秒种有2×106个汽泡破灭，并产生强烈的冲击波，压力可达410MPa。 微振腐蚀是指两种金属相接触的交界面在负荷的条件下，发生微小振动或往复运动而导致金属的损坏。这种腐蚀使金属表面呈现麻点或沟纹，而这些麻点或沟纹的周围是腐蚀产物。 微振腐蚀常出现在受振动的机部件，机车部件、螺栓、轴承与轴之间等，它不仅破坏金属部件，而且还产生氧化锈泥，使螺栓连接的设备发生粘接或松动，振动部位还