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不锈钢扁钢的氢行为及氢脆试验方法

[2019-4-22 14:17:21]

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一、不锈钢扁钢中氢行为的试验方法

钢中氢行为是个范围广泛而又没有一个公认的确切定义,一般说来,它是指氢在不锈钢扁钢中的扩散和集聚、溶解和逸出过程。主要是测试和计算氢在钢中的溶解度、扩散系数、扩散激活能的变化、氢的集聚程度、氢“陷阱”行为等。氢对钢性能的影响,也是氢的行为结果,这将在下一个问题中论述。

因为只有扩散氢才能参与氢行为过程,而在钢中,一般是不含有扩散氢的。因此,进行氢行为的研究,其前提必须是使不锈钢扁钢中含有扩散氢,即首先对钢进行渗氢。对钢进行渗氢可采用电化学的及物理的方法。阴极电解渗氢是电化学方法渗氢;高温、高压及高温高压渗氢是物理方法渗氢。可以采用溶解法,也可以采用渗透法等。使用测定方法的不同,得到的氢行为数据也不同,反映的氢行为本质也有区别。

由于氢行为的研究受到普遍重视,因此取得了不少成果,试验方法也额多。但钢中的氢行为具有复杂性、微观性,因而人们的认识还很不够。这里仅介绍几种较成熟的试验方法。

(一)氢的溶解法

阴极电解渗氢法

这是一种简单的、应用比较广泛的方法。它的装置极其简单,就是一个电解槽或杯。内盛5%的稀H2S04溶液,加入60mglL的硫睬[(NH2):CS]。铂电极接阳极,试样接阴极以u.1A/Cffl2的电流密度进行电解渗氢。试样表面用400#砂纸打光,长时间渗氢每小时去一次氧化膜。试样形状可以是圆棒,也可以是板状。用板状试样的单面或双面渗氢是常用的方法,计算也鞍简单。下面主要介绍用双面渗氢法来测定计算氢的扩效系数和扩散激活能的方法。

氢原子在钢中的扩散,服从菲克第二定律渗氢过程中氢的分布随时间变化的示意图。在渗氢一开始(t>0),两个渗氢表面即达到饱和,试样内氢分布符合正弦分布。渗氢时间无限长时,试样整个断面上各点的氢浓度都将达到饱和浓度事实上,板厚1mm的珠光体钢,连续渗氢2h就达到了饱和浓度。因此,此法可垌采测定氢的溶解度。

试样初始氢浓度可认为将上式在整个板厚上积分,除以板厚d,得平均氢,上述方法测得的氢的溶解度、扩散系数及扩散激活能等,会受到测氢条件的影响。例如在室温测氢,测得的为扩散氢;在高温熔化时测氢,测得的为全部氢(如用SQM—l气相色谱仪测氢)。前者排除了氢“陷阱”的影响,后者则受氢“陷阱”的影响。


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