氫在鋼中經(jīng)常導(dǎo)致氫脆和開裂，今天主要探討氫致開裂。
氫致開裂，英文名 Hydrogen-induced cracking (HIC)。氫致開裂通常發(fā)生在水溶液中，由于氫通過擴(kuò)散進(jìn)入鋼的基體中，導(dǎo)致鋼發(fā)生脆化和開裂。氫致開裂常常是因?yàn)樵诔尚突蚓庸み^程中偶然因素導(dǎo)致氫進(jìn)入鋼的基體。它通常受三方面因素影響，材料的性能、環(huán)境因素和應(yīng)力因素。
在第二次世界大戰(zhàn)期間，英國(guó)皇家空軍一架噴火戰(zhàn)斗機(jī)由于機(jī)械故障從空中墜落，飛行員當(dāng)場(chǎng)斃命。這個(gè)事當(dāng)局非常重視，失事飛機(jī)的零件全部被收集起來，并成立了專門的調(diào)查組調(diào)查飛機(jī)失事的原因。飛機(jī)失事起因了主軸斷裂，在斷裂主軸內(nèi)部發(fā)現(xiàn)了很多細(xì)小的裂紋，當(dāng)時(shí)稱為發(fā)紋。
大約在1940年前后，中國(guó)科學(xué)院金屬研究所的創(chuàng)建者李薰先生博士畢業(yè)后開始在英國(guó)謝菲爾德大學(xué)開始從事這項(xiàng)研究工作，解決這個(gè)問題的前提條件是如何定量測(cè)試和分析鋼中的氫含量。隨后，李薰先生發(fā)明了定氫儀，用于測(cè)定鋼中的氫含量。最終證明是氫引起了飛機(jī)主軸的斷裂。李薰先生也成為氫致開裂領(lǐng)域的創(chuàng)始人。
含有鉻、鎳的高強(qiáng)鋼對(duì)氫很敏感，碳含量較高的鋼氫致開裂的傾向更大，低碳鋼不易發(fā)生氫致開裂，組織致密的鍛件比組織疏松的鑄件更易發(fā)生氫致開裂。氫原子滲透到鋼內(nèi)部以后，會(huì)降低晶粒間的原子結(jié)合力，使鋼材的韌性下降。
氫致開裂的斷口與其它脆性斷口很相似，高強(qiáng)材料容易出現(xiàn)沿晶斷口。對(duì)于低碳鋼，在沿晶的小刻面上容易出現(xiàn)細(xì)小的，發(fā)育不完整的韌窩，有人稱為“雞爪紋”。
氫致開裂具的滯后性，對(duì)于焊接構(gòu)件，氫致開裂的發(fā)生具有突然性，會(huì)對(duì)人身和財(cái)產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅，需要引起高度重視。
爆炸事故
如何消除金屬中的氫是大家最關(guān)心的問題。某些鋼材或用于特殊條件下的零件，必須進(jìn)行除氫處理，例如飛機(jī)上使用的鍍鋅件都要經(jīng)過除氫處理。彈性零件和高強(qiáng)度鋼上鍍鋅也需要進(jìn)行除氫。除氫采用加熱處理法將氫從零件內(nèi)部趕出去。除氫效果與除氫溫度、保溫時(shí)間有關(guān)。溫度高，時(shí)間長(zhǎng)除氫越徹底。
通常，可以將欲除氫的構(gòu)件放置在真空烘箱內(nèi)，在200～250℃溫度下處理2～3h。熱油中除氫能獲得與在烘箱中除氫具有同樣的效果，受熱均勻，對(duì)設(shè)備要求也更為簡(jiǎn)單。
來源：熱處理生態(tài)圈
冀公網(wǎng)安備13050002001422號(hào)