氢脆特征之一——钢铁断口上的白点

文摘   科技   2024-10-31 00:02   湖北  

钢铁拉伸断口上出现白点,说明材料中含有较多的氢。

白点对钢铁材料的性能损害很大,主要特征是在拉伸断口上呈白色的鱼眼状。

形成原因,是由于钢材中含有较多的氢元素,在外力作用下,氢元素沿位错、晶界等缺陷部位聚集,形成氢分子,产生膨胀力,与材料相互作用,使拉伸断裂后的断口局部呈现出圆形的白色,目测即可辨别。

氢含量高,使材料变脆,还会诱发延迟裂纹。

白点的微观形貌是怎样的?

扫描电镜下,呈鱼眼状,中心存在若干孔洞,是氢分子聚集形成,圆孔周围是一个更大的圆形平台,平台放大观察,呈解理或准解理特征。见图1。

图1 白点低倍形貌

图2 圆形平台微观形貌

为什么孔洞周围会呈圆形的平台状?因为氢原子都要往气孔部位扩散,气孔周围的材料固溶了较多的氢原子,受拉力时位错被钉扎,难以滑移,所以只能沿一定的晶面被拉离开来,微观形貌呈解理或准解理特征,见图2。

图3

白点中心的孔洞表面很光滑,呈自由表面特征,这是氢气孔的典型特征,见图3。

白点部位较平台,对光线的反射能力较强,显得比较亮。而其他部位,塑性较好,微观形貌呈韧窝特征,即微小的孔洞较多,吸收光线也较多,所以颜色上相对较暗。

如何防止白点?

防止白点,首先要从炼钢开始。炼钢时要使用干燥的炉料,不在材料中带入氢元素。原材料防止受潮,如果潮湿,要进行烘干处理。废钢使用,要经过除锈处理。冶炼时加强保护,反正空气中的水分吸入。

如果钢材中已经有较多的氢进入,则要对材料进行去氢处理。即将材料加入到一定温度,使氢元素扩散除去。

但如果钢材存在较严重中心偏析,夹杂物较多,则这些部位的氢很难除去。因此,严格控制冶炼工艺,防止中心偏析,也是防止白点的重要措施。

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