随时间增长而逐海发展，故称为滞后塑性变形。因为“气团”是由氢的扩散控制的，这就可 解释温度和形变速度的影响。各种可逆行为也可用“气团”的可逆性来解释。由于气团的内 压很大，而且它和原始塑性变形条件以及位错结构无关，故充氢试样的表观屈服强度和原始 位错结构无关。 颗便指出，严重电介允氢时原子氢形成分子氢所产生的巨大内压能使原子面介理并产 生微裂纹。但这类裂纹的形核和扩展并不涉及宏观塑性变形而且能在无外应力作用下产 生21。一旦停止充氢，即使在加载条件下这些徽裂纹也不再产生和扩展。 1 由于应力梯度引起的诱导扩散，在最大流体静应力cH=3(0x+0y+口z)处的氢浓 度可能比平均氢浓度要大几个数量级，即浓度分布为： C。=COEXp(gHVH/RT) 可以认为，只有当最大三向应力附近的有效氢浓度均大于临界值后才能使局部材料的表 观屈服强度有明显的降低。局部地区的有效氢浓度由进入试样的平均浓度C·和最大流体静 压力σH来决定。在不同充氢条件下进入试样的平均浓度Co不同从而C。也不同，这就可解释 氢致表观屈服强度下降强烈依赖充氢条件的实验现象（图2和图8）。 因为裂纹前端存在三向应力，且有应力集中，各应力分量σx,σy,σ：远大于外加应力 (方程2)。因此，预裂纹试样的σH远比无裂纹弯曲试样要高。这就可解释为什么预裂纹试 样的氢致表观屈服强度下降效应远比无裂纹弯曲试样要明显（比较图8和图2）。例如对T.S =1620MPa的30 CrMnSiNia钢，预裂纹试样浸在PH=2的溶液中充氢就能使tc◆下降，严 重充氢时τ◆下降83%。但对无裂纹弯由试样，浸在PH=0.1的溶液中仍不能使o,◆下降， 严重充氢时只使σ，◆下降50%。至于光滑拉伸试样，由于不存在应力梯度，试样各处的浓度 C。=C0,它并不能大到足以使¤。明显下降，从而也不能产生滞后塑性变形。 图2和图8的实验表明，钢的强度对氢致表观屈服强度的下降有很大影响，对裂纹试样可 以作如下的解释。按米塞斯屈服判据，在平面应变条件下裂纹前端塑性区边界为121 R=g(}n0+1-2vy(1+os0） (7) 不考虑加工硬化，且认为塑性区中的应力就等于弹性边界处的弹性应力，由方程(1)得 hs1cm++g,)=C1v)（gx+gy)=3人·)=Co82 1 OH=- 3 (8) 3 "V2πr 当r等于塑性区边界R(由7式给出)时，就得塑性区中流体静压为 0 0H=2(1+v)c:. c082 (9) 3π in29+(1-2v)(1+co80)量 (3 从滑移线方程出发可得【· oH=ad;(In(1+r/p)+-2) 其中P是裂纹顶端半径，α是考虑加工硬化而引进的参数。总之，强度愈高，在相同条件下 σH愈高，从而局部氢浓度也愈高，这就可解释裂纹试样随强度升高，T。◆/τc急剧下降的事 实。 118随时间增长而逐渐发展 , 故称 为滞后 塑性变形 。 因为 “ 气团” 是由氢的扩散控制 的 , 这 就可 解释温度 和形变速度的影响 。 各种可逆行 为也可 用 “ 气团” 的可 逆性来解释 。 由于气团的 内 压很大 , 而且它 和原始塑 性变形条 件以 及位 错结构无 关 , 故充氢试 样的表 观 屈服 强度和 原始 位错结构无关 。 顺便指 出 , 严 重 电介允 氢时原子 氢形 成 分子 氢所 产 生 的 巨大内压能 使原 子 面介理 并产 生微 裂 纹 。 但这 类裂纹 的形 核 和扩 展并不涉 及宏 观塑性 变形而 且能在 无 外应 力作用 下产 生 』 么 l 。 一旦停止 充氢 , 即 使在加载条件下这 些微 裂 纹也不再产 生 和扩展 。 . _ 、 _ 、 , 、 , _ , _ _ . , _ 二 、 , 一 , 、 _ 。 , . ~ . 、 、 , , “ _ 、 . 1 二 , . _ 、 , _ 由于 应力梯度 引起 的诱 导扩 散 , 在 最 大流 体静应力“ H = -言 - ( “ · + 。 , + 。 : ) 处的 氢浓 度可能 比 平均氢 浓度要大几 个数量级 , 即浓度分 布为 : C 。 二 C o : : p ( a H V 。 / R T ) 可 以认为 , 只有 当最大三 向应力附近 的有效氢浓度均大于 临界值后 才能 使局 部材料的表 观 屈服强度有明显的降低 。 局 部地 区的有 效氢 浓度由进 入试 样 的 平均浓 度 C 。 和 最大流 体静 压力 u 。 来决定 。 在不同 充氢条件下 进入 试样的 平均浓度 C 。 不 同从 而 C 。 也不同 , 这 就可 解释 氢致表 观屈服强 度下降强 烈依 赖 充氢条件的实验现象 ( 图 2和 图 8) 。 因 为裂纹前端存在 三 向应 力 , 且有应 力集中 , 各应力分量 u : , a , , a : 远大于外 加 应力 ( 方程 2) 。 因此 , 预裂 纹 试样的 a 。 远 比无裂 纹弯曲试样 要高 。 这 就 可解释 为什么预裂 纹 试 样 的氢致表观 屈服强度下降效应远 比无 裂 纹弯曲 试样要明显 ( 比较图 8 和 图2) 。 例如对 T . 5 “ 1 6 2 O M P a 的 30 C r M o s i N i : 钢 , 预裂 纹试样浸在 P H = 2的 溶液 中充氢就 能使 T 。 . 下降 , 严 重充氢 时 T 。 . 下降 83 % 。 但对无裂 纹弯 由试样 , 浸在 P H 二 0 . 1 的 溶液 中仍不能 使 a : . 下 降 , 严重充氢 时只使 a : . 下 降50 % 。 至 于光 滑拉伸试 样 , 由 于不 存在 应 力梯度 , 试 样各处的浓度 C 。 二 C 。 , 它 并不 能 大到 足以 使。 : 明显下 降 , 从而 也不能 产生滞 后塑 性 变形 。 图2 和 图 8 的实验 表 明 , 钢 的强度对 氢 致表 观屈服 强度 的下降有很 大影 响 , 对裂 纹试 样可 以 作 如下 的解释 。 按米塞 斯屈 服 判据 , 在 平面应 变条件 下裂 纹前端塑性 区边 界 为 } ` “ 1 K I “ R 4 兀 口 : 3 汇一 ~ 蕊 一 山 n ` U + ( 1 ~ 艺 V ) ` ( 1 + CO日 廿) J 乙 ( 7 ) 不考虑加工硬 化 , 且认为塑性区 中的应 力就 等于弹性边 界处的弹 性应 力 , 由方程 ( 1) 得 1 ( l + v ) 、 2 ( 1 + v ) Q H = 一下 一 ( O : + 。 v + Q z ) = 一 — 二万 - - ( 。 x + 口 v ) = Q 0 — 下0 一 一 K , 0 ` 于不蕊 二 哪 万 ( 8 ) 当 r 等于塑性区边界 R ( 由7 式给 出 ) 时 , 就得 塑性区 中流体 静压 为 切 2 ( 1 + v ) a s 0 O8C 万 - Q H = 0 _ . 。 r 一 李` n “ o + ( 1 一 2 、 ) , ( 1 + co 。 0 ) 〕 童 艺 ( 9 ) 从滑移线方 程 出发可得 l “ J 。 。 = 。 。 3 〔, n ( 1 + · / p 卜 十 其 中 p是裂 纹 顶端 半径 , a 是考虑 加工 硬 化而 引 进的 参数 。 总之 , 强 度愈高 , 在相 同条 件下 Q H愈高 , 从而 局部氢浓度也 愈高 , 这 就可解释裂 纹试 样 随强 度升 高 , T 。 州 丫 。 急剧 下降的事 实 。 1 1 8