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回火溫度對30CrMnSiA高強度鋼（化學成分）氫致延遲斷裂行為的影響
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2015-01-26
30CrMnSiA鋼是航空航天領域中廣泛應用的一種高強度鋼，用來制造各種重要的鍛件、機械加工零件及緊固件等。
30CrMnSiA鋼是航空航天領域中廣泛應用的一種高強度鋼，用來制造各種重要的鍛件、機械加工零件及緊固件等。該鋼既有明顯的回火脆性，也有較高的氫脆敏感性，由此仍不時發生延遲斷裂事故。本研究采用了恒載荷延遲斷裂實驗及慢應變速率拉伸實驗，探討了30CrMnSiA鋼在不同溫度回火下的氫致延遲斷裂性能，為該種鋼的實際應用提供參考。
實驗用30CrMnSiA鋼采用50kg真空感應爐冶煉，化學成分見表1。實驗鋼首先鍛成Φ16mm的圓棒，加工成標準拉伸試樣毛坯和缺口拉伸試樣，隨后進行熱處理。熱處理制度為：試驗鋼在電阻爐中加熱至880℃保溫30min后油淬，然后分別在350、400和510℃保溫90min后空冷。
表1??實驗材料的化學成分（質量分數，%）
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C
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Si
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Mn
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P
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S
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Cr
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Al
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Fe
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0.30
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1.02
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1.01
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＜0.005
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0.0021
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1.03
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0.026
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余量
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?
采用恒載荷拉伸試驗機來研究鋼的延遲斷裂行為，選用pH=3.5的Walpole緩蝕液作為實驗用溶液。以100h為臨界斷裂時間來測定在該溶液侵蝕下實驗鋼的臨界斷裂應力σ。將缺口拉伸試樣首先在0.1mol/L的NaOH水溶液中進行電化學充氫，電流密度J=4mA/cm2，充氫時間為72h。充氫完畢后的試樣經清洗后立即在國產WDML-300kN型拉伸試驗機進行慢應變速率拉伸（SSRT）試驗。SSRT試驗的拉伸速率均為0.005mm/min（對應缺口應變速率2.1×10-6s-1），試驗溫度為室溫。從拉斷的試樣上截取金相試樣和透射電鏡試樣。試樣經研磨、拋光后用3%的硝酸酒精腐蝕，在Olympus?GX51型光學顯微鏡下觀察其微觀組織形態。TEM試樣經機械和雙噴減薄后在日立H-800型透射電鏡下觀察試樣的組織和碳化物的分布及形態。將試驗得到的拉伸斷口清洗后在S4300型掃描電鏡下觀察斷口形貌，確定斷裂機制。
????結果表明：隨著回火溫度的提高，實驗鋼的延遲斷裂抗力逐漸提高，510℃回火時可獲得良好的耐延遲斷裂性能。實驗鋼在充氫前的斷裂機制為準解離＋少量韌窩斷裂，且隨著回火溫度的升高，斷口中韌窩斷裂的比例增加；實驗鋼在充氫后或在腐蝕液中加載時，350℃和400℃回火試樣的斷裂機制轉變為氫致沿晶斷裂，510℃回火試樣的斷裂機制則未發生變化；當回火溫度較低（350℃和400℃）時，兩種實驗方法獲得的實驗鋼的缺口斷裂應力和延遲斷裂強度比均比較接近；當回火溫度較高（510℃）時，則這種差異比較明顯。
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