日日av网,九九九九老司机,av男人天堂一区,国产制服日韩欧美,色婷婷二区,色999综合,在线视频不卡视频,国产日韩欧美精品一区,色婷婷一区二区三区四

氫脆是金屬材料因為吸收氫原子后而導致其延展性降低。氫原子很小，可以滲透進固體金屬中。一旦被金屬吸收，氫會降低金屬中裂紋萌生和擴展所需的應力，從而導致脆化。氫脆最顯著地發(fā)生在鋼材以及鐵、鎳、鈦、鈷及其合金中。銅、鋁和不銹鋼則不易發(fā)生氫脆。

自19世紀以來，關于氫脆本質的基本事實就已為人所知。鋼材中的氫脆在室溫附近達到最大，大多數(shù)金屬在150°C以上的溫度下相對不受氫脆的影響。氫脆需要同時存在原子氫和機械應力來誘導裂紋擴大，盡管該應力可能會施加或殘留。氫脆在較低的應變率下增加。一般來說，強度更高的材料更容易發(fā)生氫脆。

金屬可以從兩種類型的來源暴露于氫：氣態(tài)氫和在金屬表面化學產生的氫。氣態(tài)氫是分子氫，不會引起脆化，盡管它會引起高溫氫腐蝕（HTHA）?；瘜W侵蝕的原子氫會導致脆化，因為原子氫在室溫下會迅速溶解到金屬中。氣態(tài)氫存在于壓力容器和管道中。氫的電化學來源包括酸（可能在酸洗、蝕刻或清洗過程中遇到）、腐蝕（通常是由于水腐蝕或陰極保護）和電鍍。在焊接過程中或金屬熔化時，由于水分的存在，氫可能會在制造過程中引入金屬中。實踐中最常見的失效原因是電鍍控制不佳或焊條受潮。

氫脆作為一個術語，可以專門用來指在相對較低的氫濃度下發(fā)生在鋼和類似金屬中的脆化，或者它可以用來涵蓋氫對金屬的所有脆化作用。這些更廣泛的脆化效應包括氫化物形成，它發(fā)生在鈦和釩中，但不發(fā)生在鋼中，以及氫引起的起泡，它只發(fā)生在高氫濃度下，不需要存在應力。然而，氫脆幾乎總是與高溫氫腐蝕區(qū)分開來，它發(fā)生在溫度高于400°C的鋼中，并涉及甲烷袋的形成。

氫脆的產生機制

氫脆是一個復雜的過程，涉及許多不同的微機制，并非所有微機制都需要存在。這些機制包括脆性氫化物的形成，可導致高壓氣泡的空隙的產生，增強的內表面脫聚作用以及有助于裂紋擴展的裂紋尖端的局部塑性。已經提出了多種機制并研究了擴散氫溶解到金屬中后脆性的原因。

· 內部壓力：在高氫濃度下，吸收的氫物質在空隙中重新組合形成氫分子(H2)，從金屬內部產生壓力。該壓力可以增加到形成裂紋的水平，通常稱為氫致開裂(HIC)，以及在試樣表面形成氣泡，稱為氫致起泡。這些影響會降低延展性和抗拉強度。

· 氫增強局部塑性(HELP)：氫增加了裂紋尖端位錯的成核和運動。HELP通過裂紋尖端的局部延性破壞導致裂紋擴展，而周圍材料中發(fā)生的變形較小，從而使斷裂看起來很脆。

· 氫減少位錯發(fā)射：分子動力學模擬揭示了由溶解氫抑制裂紋尖端的位錯發(fā)射引起的韌性到脆性轉變。這可以防止裂紋尖端變圓，因此尖銳的裂紋會導致脆性解理破壞。

· 氫增強脫聚（HEDE）：間隙氫降低了金屬原子斷裂所需的應力。HEDE僅在氫的局部濃度高時才會發(fā)生，例如由于氫在裂紋尖端、應力集中處或邊緣位錯的張力場中的拉伸應力場中的溶解度增加。

· 金屬氫化物的形成：脆性氫化物與母材的形成使裂紋以脆性方式擴展。這對于釩合金來說尤其是一個問題，但大多數(shù)結構合金不容易形成氫化物。

· 相變：氫會在某些材料中引起相變，新相的延展性可能較差。

常見金屬材料的氫脆特性

氫會脆化多種金屬，包括鋼、鋁（僅在高溫下）和鈦。等溫淬火鐵也很容易受到影響，盡管等溫淬火鋼（以及可能的其他等溫淬火金屬）顯示出更高的抗氫脆性。

鋼的氫脆問題

通過陰極充電使鋼因氫而脆化。熱處理（烘烤）用于降低氫含量。由于較高的氫含量，較低的烘烤時間導致較快的斷裂時間。

極限抗拉強度小于1000MPa(~145,000psi)或硬度洛氏硬度等級小于HRC32的鋼通常被認為不易發(fā)生氫脆。作為嚴重氫脆的一個例子，當光滑的樣品暴露在高壓氫中時，17-4PH沉淀硬化不銹鋼的斷裂伸長率從17%下降到只有1.7%。

隨著鋼的強度增加，斷裂韌性降低，因此氫脆導致斷裂的可能性增加。在高強度鋼中，任何硬度高于HRC32的材料都可能在引入氫的電鍍工藝后發(fā)生早期氫裂紋。由于陰極保護和其他來源的氫氣隨著時間的推移而積累，它們也可能在投入使用后的幾周到幾十年的任何時間出現(xiàn)長期故障。在HRC32-36及以上的硬度范圍內報告了許多故障；因此，在質量控制期間應檢查此范圍內的零件以確保他們不會受到影響。

銅的氫脆問題

如果暴露于熱氫中，含氧的銅合金會變脆。氫通過銅擴散并與銅的夾雜物反應，形成2個金屬Cu原子和H2O（水），然后在晶界處形成加壓氣泡。這個過程會導致晶粒從字面上被迫遠離彼此，并且被稱為蒸汽脆化（因為蒸汽直接在銅晶格內部產生，而不是因為銅暴露于外部蒸汽導致問題）。

釩、鎳和鈦的氫脆問題

釩、鎳和鈦的合金具有很高的氫溶解度，因此可以吸收大量的氫。這會導致氫化物的形成，導致不規(guī)則的體積膨脹和延展性降低（因為金屬氫化物是易碎的陶瓷材料）。在尋找用于氫分離膜的非鈀基合金時，這是一個特殊的問題。

如何預防氫脆？

可以通過幾種方法來防止氫脆，所有這些方法都集中在盡量減少金屬和氫之間的接觸，特別是在制造和電解水的過程中。應避免酸洗等脆化程序，也應避免增加與硫和磷酸鹽等元素的接觸。使用適當?shù)碾婂內芤汉统绦蛞灿兄诜乐箽浯唷?/span>

如果金屬還沒有開始開裂，可以通過去除氫源并通過熱處理使金屬中的氫擴散出來來逆轉氫脆。這種被稱為低氫退火或“烘烤”的去脆化過程用于克服電鍍等方法將氫引入金屬的弱點，但由于必須達到足夠的時間和溫度，因此并不總是完全有效。

在焊接的情況下，通常對金屬進行預熱和后加熱，以使氫氣在造成任何損壞之前擴散出去。這特別適用于高強度鋼和低合金鋼，例如鉻/鉬/釩合金。由于氫原子重新結合到氫分子中需要時間，因此在焊接操作完成后的24小時內可能會發(fā)生焊接引起的氫裂紋。