VoL21 No.1 李晓刚等：氢蚀程度对钢疲劳断裂性能的影响 ·33· (1-v).20G钢经不同程度腐蚀，0s,06,ò和中发 曾有人用甲烷鼓泡的大小来衡量氢蚀程度， 生变化见图1.E为非敏感量，受氢蚀影响不大 但测量较困难，且有一定随机性我们提出用： 此外用扫描镜观察了试样氢蚀断口， HA=(-0)/o8×100%,%. 32 550 来表示氢蚀程度（其中o,0,分别表示未氢蚀 15CrMo 470 和氢蚀材料的抗拉强度)，图3显示20G钢在相同 24 6 的240h的暴露时间下HA氢蚀程度随温度的变 390 16 化. 310 55 20G 230 4 d 0 8 33 150 0 300 350 400480 t/C 22 图1氢蚀温度对20G和15CMo钢力学性能的影响 2实验结果 0 300350 400450 t/℃ 20G钢在300,350,400,480、18MPa氢气中 图3HA%在相同的暴露时间不随温度的变化 暴露不同的时间后，除300℃试样外，其余试样表 金相分析表明，20G钢产生了严重的沿晶开 面出现清晰的甲烷鼓泡，随氢蚀温度升高鼓泡尺 裂，随氢暴露时间和温度的增加，沿晶开裂程度 寸增大.15CrMo钢在300,350,400,480、18MPa 增加；Cr-Mo钢产生了表面脱碳，随氢暴露时间和 氢气中暴露不同时间后，除240h和350试样 温度的增加，表面脱碳程度增加， 外，其余试样表面出现清晰的甲烷鼓泡，随氢蚀 由图4~图6上给出氢蚀温度对20G和 温度升高鼓泡尺寸增大， CrMo钢疲劳行为的影响.对20G钢，当da/dN> 拉伸实验结果见图2.20G钢随氢蚀温度升 l05mm/周期时，随氢蚀温度增加，daldN迅速 高，抗拉强度，延伸率均明显下降，在温度较低 增加；当da/dN在10~6mm/周期和10-5mm/周期 时，σ，中，δ对氢蚀程度非常敏感；温度升高（即氢 之间，氢蚀温度对da/dN影响不大；当da/dN< 蚀程度加重)至350℃时，少、6几乎为零，而0，仍然 10-mm/周期时，出现不同变化.氢蚀程度HA% 降低.15CrMo钢随氢蚀温度升高至480℃时，中、 较低（氢蚀温度较低）时导致了门槛值的明显下 6变化很小，而0，降低约10%，表现出敏感性， 降，进而门槛值随氢蚀程度的增加而略有增 2.25CrlM0钢的结果与15CrMo钢一致. 加.对15CrMo钢，当温度高于350℃时，随氢蚀温 500 20G 104 400 (a) (a)20 300 10-5 200 2.25CrlMo NOHA 10-6 300 100 480℃ 0 160h 320 480 10 678910 17 40 应力强度因子△K/MPa~m2 (b) 32 10g 20G 匿 (b)15CrMo 24 105 16 A NOHA 2.25CrlMo 10-6 :400 =480C 0 107 160 320 480 8 10 20 30 h 应力强度因子△K/MPa~m2 图220G和2.25Cr1Mo钢的抗拉强度(a)和延伸 率(b)随氢蚀时间的变化 图4氢蚀温度对20G钢(a)和15CrMo钢b)疲劳扩展速度的影响李晓刚等 氢蚀程度对钢疲劳断裂性能的影 响 一 ’ 钢 经 不 同程 度 腐蚀 ， ， ， 和劝发 生变化见 图 为非敏感 量 ， 受氢蚀影 响不 大 此外 用 扫描镜观 察 了试样 氢蚀 断 口 － 几 曾有人 用 甲烷鼓泡 的大小来衡量 氢蚀程 度 ， 但测量 较困难 ， 且有一定 随机性 我们提 出用 试 一 此 ， 来表示 氢蚀程 度 其 中试 ， 吼分别表示 未 氢蚀 和 氢蚀材料 的抗拉强度 ， 图 显示 钢在相 同 的 的暴露 时 间下 氢蚀程 度 随温 度 的 变 化 一 一 一 一一 ，二习 芝考 科 界之口 口气︸布︸，︸、，了，、，︸二 ︸︵ 巩 派哭 七次 匕一一一占一一一 一一二二亡二二 ℃ 图 氮蚀温度对 和 钢力学性能的影晌 实验结果 钢 在 ， ， ， 、 氢气 中 暴露不 同的 时 间后 ， 除 ℃ 试样外 ， 其余试样表 面 出现清晰 的 甲烷鼓泡 ， 随氢蚀 温 度 升 高鼓泡 尺 寸 增 大 钢 在 ， ， ， 、 徽气 中暴露不 同时 间后 ， 除 和 试样 外 ， 其余试 样 表 面 出现 清 晰 的 甲烷 鼓 泡 ， 随 氢蚀 温度 升高鼓泡 尺寸增 大 拉伸 实 验 结果 见 图 钢 随 氢蚀 温 度 升 高 ， 抗 拉 强 度 ， 延 伸 率 均 明 显 下 降 ， 在 温 度 较 低 时 ， ， 势 ， 对氢蚀程 度非 常敏感 温度 升高 即氢 蚀程 度加 重 至 ℃ 时 ， 劝 、 几乎 为零 ， 而巩仍然 降低 。 钢 随氢蚀 温度 升高至 ℃ 时 ， 劝 、 占变 化 很 小 ， 而 。 降低 约 ， 表 现 出 敏 感 性 ， 钢 的结果 与 钢一致 ℃ 图 在相 同的县耳时间不随温度的变化 金 相 分 析 表 明 ， 钢 产 生 了严重 的沿 晶 开 裂 ， 随 氢 暴 露 时 间 和 温 度 的 增 加 ， 沿 晶 开 裂 程 度 增 加 卜 钢 产生 了表面脱碳 ， 随氢暴露 时 间和 温度 的增 加 ， 表 面脱碳 程度增加 由 图 一 图 上 给 出 氢 蚀 温 度 对 和 钢 疲 劳 行 为 的 影 响 对 钢 ， 当 厄 一 周 期 时 ， 随 氢 蚀 温 度 增 加 ， 厄 迅 速 增 加 当 在 一 “ 而 周 期 和 ’ 周期 之 间 ， 氢 蚀 温 度 对 厄 影 响 不 大 当 刀丈 ’ 灯 周 期 时 ， 出现不 同变化 氢蚀程度 较 低 氢蚀 温 度 较 低 时 导致 了 门槛值 的 明 显 下 降 ， 进 而 门 槛 值 随 氢 蚀 程 度 的 增 加 而 略 有 增 加 对 巧 钢 ， 当温 度高于 ℃ 时 ， 随氢蚀温 公‘ 。 、 一 气 日 卜 乞菇瓜奋一 。 尸 仄奋一 一 一 － ，， 门 仪 。 。 ，‘ 卜扁下介一一六 一 · 。 。 ， ’ 。 门 二 一 ， 扩 二 李 。 丫了 鹦轰 蕊 ， ℃ 夕 二 ℃ ，‘凡亡 一︶ 侧麒橄撼、芝 一 一 ‘芝 勺 心卜 ，” 一 ‘「 ， ， ’ 夕。 于 住 ‘ 户 ℃ ℃ ℃ ︸ ，。沪 ‘ 户 一。叹县 · 、写息︶日 图 和 钢的抗拉强度 和延伸 率 随氢蚀 时间的变化 应力强 度 因子△ ‘ 图 氢蚀温度对 钢 卿 而 。 钥晒应劳扩展速度的影晌