对于大锻件的白点与氢脆你了解多少?

日期:2018-11-08 / 浏览: 次 / 来源:郑州高氏

对于大锻件的白点与氢脆你了解多少?

白点是由于钢中氢含量过高引起的一种缺陷.白点是钢中的一种内部裂纹,在锻件的纵向断裂面上呈现为边缘清晰的圆形或椭圆形银白色斑点。在横向低倍试片上为发纹状小裂纹,长度数毫米,最大数十毫米。白点的微观形貌为由撕裂岭和解理小平面构成的穿晶准解理。合金钢白点的色泽光亮,碳素钢的较暗些。

白点是在钢中的氢与应力联合作用下产生的,白点的形成温度约为200~50度,基本上不随钢的化学成分而变。白点的形成需要孕育期,使钢中的氢形成足够程度的偏聚和使金属脆化。白点多形核于晶界,亚晶界、夹杂物表面及其他晶体缺陷处。

白点的出现将导致锻件横向性能(主要是塑性、韧性)急剧降低并成为最危险的断裂源,严重降低零件的使用性能与寿命。因而,一旦发现白点,锻件即应报废或改锻为较小尺寸的锻件。  

为防止白点的形成,必须将钢中残留氢限制在钢的无白点极限含氢量以下。钢的无白点极限含氢量受控于钢的白点敏感性并与钢的化学成分、组织状态等因素有关。Ni、Mn、Ni-Cr等合金元素使钢的白点敏感性增高,Zr,Nb、Mo、W、V、Ti、单独存在的Cr及稀土元素Ce等可使钢的白点敏感性有所下降。在各种组织中,白点敏感性下降的顺序是:珠光体、贝氏体、马氏体,混合组织比单一组织更易出现白点。细化晶粒、碳化物质点的细化与片状化、位错密度增加等因素可加大结构缺陷对氢的捕获作用,可减小钢的白点敏感性。

按照白点敏感性的不同,可将生产中常用的钢号分为以下四组

第一组 白点敏感性很高的高镍合金钢,如12CrNi3MoV、 18Cr2Ni4WA、 34CrNi3Mo、26Cr2Ni4MoV等,其无白点极限含氢量可取为1.8×lO-6 。

第二组 白点敏感性较高的中、高碳Ni-Cr 合金钢,如40CrNi、34CrNilMo、5CrNiMo、 70Cr3Mo与9Cr2Mo等,其无白点极限含氢量可取为2. 7×lO-6.

第三组  白点敏感性中等的中碳低合金钢,如40Cr、_3sCrMo、34CrMolA等,其无白点极限含氢量可取为3×10-6。

第四组 白点敏感性较低的碳素结构钢和低碳低合金钢,如25、15CrMo、20CrMo、20MnMo等,其无白点极限含氢量可取为3.5×10-6.

还应特别注意,少量残留奥氏体的出现可急剧增大钢的白点敏感性。因为,残留奥氏体不仅阻碍氢的扩散逸出,而且有吸引和储存氢的作用,使氢在钢中局部地区高度富集。随后,当残留奥氏体转变为马氏体时,高度富集的氢与巨大的相变应力相结合,形成白点的危险性便大大增加了。

白点所造成的脆性,随钢在加载时应变速率的升高而急剧增加,这种现象称为钢的第一类氢脆。

当钢中的氢不足以形成白点时,钢的塑性、韧性亦随钢中含氢量的增加而降低,但下降程度随加载时应变速率的升高而减小,这一现象称为钢的第二类氢脆。随着第二类氢脆的出现,钢的塑性指标可减少一半以上,并在持久加载时导致钢的延迟断裂。因而对于多种重要大锻件必须考虑第二类氢脆所造成的危害。为避免第二类氢脆,重要大锻件中的剩余氢应降至1-1.5×10-6以下。

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