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高强度钢零部件氢脆化的研究
2015-10-20 16:05:09 作者:本网整理 来源:

      为进一步提高1500MPa级超高强度钢材的延迟断裂特性,可以想到的是增加化学成分的高合金化钢。在这种情况下,虽然可以期待钢材本身延迟断裂特性会提高,但考虑到在螺栓零部件的应用时,从电化学原理来看,螺栓与易氧化的螺母、垫圈或钢板之间有可能产生腐蚀电池作用。也就是说,由于有许多的氢渗入抗氧化性好的螺栓,因此会使螺栓的延迟断裂特性变差。


图注:应用广泛的高强度钢

  以往有的研究是假设螺栓坯料不变,使用异种金属制作垫圈,调查了在腐蚀电池作用下延迟断裂特性的变化。但是,关于改变螺栓材质后,螺栓与可实际使用的螺母、垫圈或钢板之间会产生腐蚀电池作用的研究报告完全没有。

  日本采用3种钢进行试验。试验用钢为SCM435(10.9级高强度螺栓用普通钢种)、A钢(1300MPa级高强度螺栓用钢)、B钢(低C马氏体时效钢)、C钢(Ni大量添加钢)。

  将切削加工后的试样放在3%盐水中进行延迟断裂特性(KⅠscc)的试验。在各试验钢种中能看到,当坯料的强度提高,KⅠscc下降时,螺栓有发生断裂的趋势。没有发生断裂的强度等级因钢种的不同而不同,C钢的强度等级比SCM435或A钢高,即使强度达到1500MPa,也没有发生延迟断裂。虽然B钢的KⅠscc值非常高,但螺栓发生了延迟断裂。

  为评价螺栓与易氧化零部件(螺母、垫圈或固定板)的接触后向螺栓渗入氢的量,对软钢与试验用钢接触时和不接触时的渗入氢量进行了比较。在没有接触的情况下,A、B、C钢都能看到在常温~350℃附近有扩散氢的析出。只有在B钢中能看到扩散氢的析出。在B钢中所看到的扩散氢,从试验钢个体来看当然不是渗入的氢,而是与软钢接触后才渗入钢中的氢。

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