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回火溫度對30CrMnSiA高強(qiáng)度鋼（化學(xué)成分）氫致延遲斷裂行為的影響
發(fā)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(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的一種高強(qiáng)度鋼，用來制造各種重要的鍛件、機(jī)械加工零件及緊固件等。
30CrMnSiA鋼是航空航天領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的一種高強(qiáng)度鋼，用來制造各種重要的鍛件、機(jī)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(fā)生延遲斷裂事故。本研究采用了恒載荷延遲斷裂實(shí)驗及慢應(yīng)變速率拉伸實(shí)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(shí)際應(yīng)用提供參考。
實(shí)驗用30CrMnSiA鋼采用50kg真空感應(yīng)爐冶煉，化學(xué)成分見表1。實(shí)驗鋼首先鍛成Φ16mm的圓棒，加工成標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣毛坯和缺口拉伸試樣，隨后進(jìn)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(shí)驗材料的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）
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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(jī)來研究鋼的延遲斷裂行為，選用pH=3.5的Walpole緩蝕液作為實(shí)驗用溶液。以100h為臨界斷裂時間來測定在該溶液侵蝕下實(shí)驗鋼的臨界斷裂應(yīng)力σ。將缺口拉伸試樣首先在0.1mol/L的NaOH水溶液中進(jìn)行電化學(xué)充氫，電流密度J=4mA/cm2，充氫時間為72h。充氫完畢后的試樣經(jīng)清洗后立即在國產(chǎn)WDML-300kN型拉伸試驗機(jī)進(jìn)行慢應(yīng)變速率拉伸（SSRT）試驗。SSRT試驗的拉伸速率均為0.005mm/min（對應(yīng)缺口應(yīng)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(jīng)研磨、拋光后用3%的硝酸酒精腐蝕，在Olympus?GX51型光學(xué)顯微鏡下觀察其微觀組織形態(tài)。TEM試樣經(jīng)機(jī)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(tài)。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(jī)制。
????結(jié)果表明：隨著回火溫度的提高，實(shí)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(shí)驗鋼在充氫前的斷裂機(jī)制為準(zhǔn)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(shí)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(jī)制轉(zhuǎn)變?yōu)闅渲卵鼐嗔眩?10℃回火試樣的斷裂機(jī)制則未發(fā)生變化；當(dāng)回火溫度較低（350℃和400℃）時，兩種實(shí)驗方法獲得的實(shí)驗鋼的缺口斷裂應(yīng)力和延遲斷裂強(qiáng)度比均比較接近；當(dāng)回火溫度較高（510℃）時，則這種差異比較明顯。
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