氢对金属材料力学性能的影响分析

[文本]氢对金属材料力学性能的影响很难用理论计算来定量描述。氢对金属材料力学性能的影响主要表现在：①弹性模量-材料的弹性模量随氢含量的增加而降低；②极限抗拉强度-对氢敏感的材料，氢将使材料成为氢极限抗拉强度显着降低。 ③极限屈服强度—氢会使大多数材料的屈服极限提高不到10％，但对没有应力集中的样品的屈服强度影响很小。 ④冲击韧性（ak）-当氢含量达到5 ppm至6 ppm时，ak值会不同程度地降低，并且随着氢含量的增加，ak值会降低。 ⑤伸长率氢会严重降低对氢敏感的材料的伸长率，对氢不敏感的材料也会略微减少。⑥面积的减小-氢对材料可塑性的最显着影响是其变化。减少面积。其中，对氢高度敏感的材料可以将面积减少减少30％以上。 ⑦疲劳寿命氢可以使材料疲劳裂纹扩展率提高，疲劳寿命降低，特别是在低周疲劳的情况下，这种效果更加明显。 ⑧断裂韧性-当带有微裂纹的材料处于氢气氛中时，由于氢的吸附，溶解和应力感应，导致氢聚集在微裂纹的尖端。在饱和氢和应力的共同作用下，它将在裂纹尖端引起低应力开裂，并继续膨胀直至破裂。金属材料中的氢会改变材料的机械性能，增加脆性，降低可塑性，甚至脆性断裂。对氢敏感的材料尤其受此影响。不同材料和工艺对螺栓氢脆断裂的影响螺栓材料强度对螺栓氢脆断裂的影响材料的拉伸强度对氢脆有重要影响。通过热处理强化的合金钢的内部应力无法完全消除。内部应力高的材料对氢脆敏感。材料的强度越高，内应力越大，吸收氢就越容易，而去除氢就越困难。合金钢和钛合金就是这种情况。氢脆断裂的临界应力极限随着材料强度的增加而急剧降低。基于此考虑，在某些国家标准，国家军事标准和行业标准中，对高强度螺栓或零件规定了防止氢脆的措施。严格检查成品螺栓的氢含量。在钛合金螺栓出厂之前，必须测试螺栓的氢含量。到工厂购买时，应重新检查氢含量，以确保螺栓的氢含量符合螺栓标准的要求。鉴于α，钛比β对氢脆更敏感。对于钛，应严格控制高强度双相钛合金（如TC4）的氢含量，不超过125ppm。对于β，钛（例如TB3），其含量不能超过0 ppm。从执行TB3钛合金螺栓航空航天标准的10多年的经验中可以看出，按照0ppm的氢含量控制，并未发生螺栓的氢脆破裂现象。为了更安全，并且从现有技术的可行性出发，β和钛合金的氢含量也控制在125ppm以内，这与Ti-6Al-4V螺栓的国际氢含量指数相一致。如果测试结果超过螺栓产品标准的要求，则可通过高温真空除氢来降低氢含量，但除氢次数不能超过一次，否则会影响材料的整体性能。