第六章氢脆6.1氢脆现象与分类6.2氢脆的机理6.3第一类氢脆6.4环境氢脆第6章氢脆6.1.1氢脆氢脆也称为氢损伤，它是氢进入材料内部而引起材料的塑性下降的现象。氢原子直径为0.64Ǻ。氢在自然界可以离子存在和氢分子存在，即氢气。在常温下，氢气的化学性质是稳定的。在高温下，氢气是高度活泼的，在点燃或加热的条件下，氢气很容易和多种物质发生化学反应,形成氢的化合物。由于氢的原子小，材料在含氢的环境中，氢原子很容易进入材料内，在一定的条件下产生所谓的氢损伤。氢与金属的交互作用，可能形成以下几种状态：形成固溶体、氢化物、分子态氢以及氢与金属中的第二组元作用生成气体产物。由于存在的状态不同，交互作用的性质不同，引起氢脆的机制也不同，这样防止氢脆的方法也就不同。6.1氢脆现象与分类第6章氢脆6.1.1氢脆材料氢脆是材料-环境-力学电化学三方面的因素协同作用的结果。在这三个因素叠加的区域为氢脆的发生区。与应力腐蚀开裂不同的是，力学电化学因素，可以是力学的或是电化学的驱动力。6.1氢脆现象与分类第6章氢脆6.1氢脆现象与分类6.1.2氢脆的分类1）内氢脆化和环境氢脆内氢脆化:金属受力前由于经过冶炼、焊接、酸洗、电镀等工艺过程而引进了一定量的氢，受力时由于这种氢引起的氢脆称为内氢脆化.汽车弹簧、垫圈、螺钉、片簧等镀锌件,在装配之后数小时内陆续发生断裂,断裂比例达40%～50%;猎枪精锻用的芯棒,经多次镀铬之后,堕地断裂；有的淬火零件(内应力大)在酸洗时便产生裂纹。在尚未出现开裂的情况下可以通过脱氢处理(例如加热到200℃以上数小时，可使内氢减少)恢复钢材的性能。因此内氢脆在一定的条件下是可逆的。第6章氢脆6.1氢脆现象与分类6.1.2氢脆的分类1）内氢脆化和环境氢脆环境氢脆:金属受力前仅含微量的不足以引起氢脆的氢，受力后从环境中吸入了氢而引起的氢脆称为环境氢脆。第6章氢脆6.1.2氢脆的分类2）第一类氢脆和第二类氢脆按氢与外力作用的关系，将氢脆可分为第一类氢脆和第二类氢脆。第一类氢脆是在受力之前材料内部已经存在某种氢脆断裂源，在应力作用下加快了裂纹的形成与扩展，其敏感性随形变速度的增加而增加，如白点、氢蚀和氢化物氢脆属这一类，是不可逆的，即通过减少或消除合金的氢不能消除氢脆。第二类氢脆，是在加负荷之前材料内部并不存在断裂源，而是在应力作用下由于氢与应力的交互作用才形成断裂源而逐步导致脆断的，其敏感性随形变速度的增加而减小。6.1氢脆现象与分类第6章氢脆6.1.3氢脆与应力腐蚀的区别氢脆与应力腐蚀有一定的联系，由具有很大的区别，二者的对比列于表1中。这些区别是在构件或零件失效分析中鉴别断裂原因的重要依据。6.1氢脆现象与分类第6章氢脆6.1.4氢陷阱氢陷阱是指钢中富集了氢的缺陷的位置。对钢、铁材料，氢在其中存在的状态主要有固溶于晶格中和富集于氢陷阱中两种.吸附型陷阱包括应力场、电场、温度场等造成的氢的富集地；物理陷阱是由位错、晶界、相界、空位等缺陷造成的氢的富集地。氢与缺陷的结合能Eb是指氢占据缺陷位置后能量的降低值.6.1氢脆现象与分类第6章氢脆6.1.5氢的来源1）冶金过程在冶炼过程中，原料中所含的水分及炉气中水分在高温下分解，分解的氢进入液态金属。在冷却过程中，这些氢不能及时排出来，在金属中聚集并结合，变成氢气泡残留在金属及合金中。6.1氢脆现象与分类第6章氢脆如果将试样拉断，通常在断口上观察到如鱼目状的一种白色圆形斑点。俗称“白点”，直径约为0.5-3mm，白点中心含有微细气孔或杂质物，对塑性韧性有较大影响。降低冶炼过程中的氢量是防止白点的有效措施。采用低氢冶炼工艺或炉外精炼、真空除气可获得洁净钢。6.1.5氢的来源2）加工过程在焊接、酸洗、电镀等加工过程中都可能会有氢进入材料。焊接实际上是一个局部冶炼过程，焊接时熔池的温度高达3000℃，焊条及药皮中所含的水分很容易分解变成氢原子，进入金属中。采用低氢焊条并焊前加热，对工件焊后加热可使氢含量大大降低，同时能消除焊接产生的内应力，避免轻致冷裂纹的发生。金属在酸洗过程中，零件表面的氧化皮和酸发生反应，同时部分金属也和酸发生反应，产生的氢会进入...
