氫對金屬材料力學性能的影響分析

[文本]氫對金屬材料力學性能的影響很難用理論計算來定量描述。氫對金屬材料力學性能的影響主要表現(xiàn)在：①彈性模量-材料的彈性模量隨氫含量的增加而降低；②極限抗拉強度-對氫敏感的材料，氫將使材料成為氫極限抗拉強度顯著降低。 ③極限屈服強度—氫會使大多數(shù)材料的屈服極限提高不到10％，但對沒有應(yīng)力集中的樣品的屈服強度影響很小。 ④沖擊韌性（ak）-當氫含量達到5 ppm至6 ppm時，ak值會不同程度地降低，并且隨著氫含量的增加，ak值會降低。 ⑤伸長率氫會嚴重降低對氫敏感的材料的伸長率，對氫不敏感的材料也會略微減少。⑥面積的減小-氫對材料可塑性的最顯著影響是其變化。減少面積。其中，對氫高度敏感的材料可以將面積減少減少30％以上。 ⑦疲勞壽命氫可以使材料疲勞裂紋擴展率提高，疲勞壽命降低，特別是在低周疲勞的情況下，這種效果更加明顯。 ⑧斷裂韌性-當帶有微裂紋的材料處于氫氣氛中時，由于氫的吸附，溶解和應(yīng)力感應(yīng)，導致氫聚集在微裂紋的尖端。在飽和氫和應(yīng)力的共同作用下，它將在裂紋尖端引起低應(yīng)力開裂，并繼續(xù)膨脹直至破裂。金屬材料中的氫會改變材料的機械性能，增加脆性，降低可塑性，甚至脆性斷裂。對氫敏感的材料尤其受此影響。不同材料和工藝對螺栓氫脆斷裂的影響螺栓材料強度對螺栓氫脆斷裂的影響材料的拉伸強度對氫脆有重要影響。通過熱處理強化的合金鋼的內(nèi)部應(yīng)力無法完全消除。內(nèi)部應(yīng)力高的材料對氫脆敏感。材料的強度越高，內(nèi)應(yīng)力越大，吸收氫就越容易，而去除氫就越困難。合金鋼和鈦合金就是這種情況。氫脆斷裂的臨界應(yīng)力極限隨著材料強度的增加而急劇降低?；诖丝紤]，在某些國家標準，國家軍事標準和行業(yè)標準中，對高強度螺栓或零件規(guī)定了防止氫脆的措施。嚴格檢查成品螺栓的氫含量。在鈦合金螺栓出廠之前，必須測試螺栓的氫含量。到工廠購買時，應(yīng)重新檢查氫含量，以確保螺栓的氫含量符合螺栓標準的要求。鑒于α，鈦比β對氫脆更敏感。對于鈦，應(yīng)嚴格控制高強度雙相鈦合金（如TC4）的氫含量，不超過125ppm。對于β，鈦（例如TB3），其含量不能超過0 ppm。從執(zhí)行TB3鈦合金螺栓航空航天標準的10多年的經(jīng)驗中可以看出，按照0ppm的氫含量控制，并未發(fā)生螺栓的氫脆破裂現(xiàn)象。為了更安全，并且從現(xiàn)有技術(shù)的可行性出發(fā)，β和鈦合金的氫含量也控制在125ppm以內(nèi)，這與Ti-6Al-4V螺栓的國際氫含量指數(shù)相一致。如果測試結(jié)果超過螺栓產(chǎn)品標準的要求，則可通過高溫真空除氫來降低氫含量，但除氫次數(shù)不能超過一次，否則會影響材料的整體性能。