氫脆及其基本分類
已知,氫在進入鋼中之后,所造成的最主要的危害是使鋼的塑性、韌性降低,這種現象稱為氫致脆化,即氫脆(hydrogeh embrittlement,HE) 。氫脆按其與加載時應變速率的關系可分為兩類。
第一類氫脆的主要特征是:鋼的氫脆敏感性隨加載時應變速率的增加而升高。大型鍛件中的白點即屬于第一類氫脆。當加載前,氫已在鋼中造成了不可恢復的損傷、形成了氫脆源(如:氫致裂紋、硬而脆的氫化物、晶界裂紋等)時,隨著加載應變速率的增加,將在氫脆源處形成巨大的應力集中、裂紋擴展速度增大,并使得損傷區域附近原本完好的金厲的塑性得不到充分發揮,因而造成鋼的脆性增加。
第二類氫脆的主要特征是:大型鍛件鋼的氫脆敏感性隨加載時應變速率的降低而升高。
鋼的滯后斷裂、大型鍛件的置裂均厲于第二類氫脆。當加載前,在鋼中尚未形成氫脆源,而是在加載過程中,隨著應力、應變的交互作用逐步形成氫脆源并導致鋼的脆性增加時,即構成第二類氫脆。在實用中常說的氫脆’ 實際上是第二類氫脆。為了形成第二類氫脆,需要氫的上坡擴散、氫的聚集、氫與位錯的結合及位錯輸氫,以及氫脆源的形成與發展等過程。這些過程,不但離不開應力與應變的聯合作用,而且需要花費時間。所以,在其他條件相同時,加載時的應變速率愈小,第二類氫脆愈益得到更為充分的發展,氫致脆化便更加嚴重。
第二類氫脆還可以分為兩類:當在緩慢的加載中所造成的脆性可以在去除載荷、停留一段時間后完全消失,從而使金厲重新恢復其固有性能時,稱為可逆氫脆;反之,若在緩慢加載時所造成的脆性,在去除載荷后不能去除(或不能完全去除)時,稱為不可逆氫脆。顯然,不可逆氫脆的產生是由于在緩慢加載時,在金屬中形成了不可恢復的氫脆源的原故。