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回火温度对30CrMnSiA高强度钢（化学成分）氢致延迟断裂行为的影响
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2015-01-26
30CrMnSiA钢是航空航天领域中广泛应用的一种高强度钢，用来制造各种重要的锻件、机械加工零件及紧固件等。
30CrMnSiA钢是航空航天领域中广泛应用的一种高强度钢，用来制造各种重要的锻件、机械加工零件及紧固件等。该钢既有明显的回火脆性，也有较高的氢脆敏感性，由此仍不时发生延迟断裂事故。本研究采用了恒载荷延迟断裂实验及慢应变速率拉伸实验，探讨了30CrMnSiA钢在不同温度回火下的氢致延迟断裂性能，为该种钢的实际应用提供参考。
实验用30CrMnSiA钢采用50kg真空感应炉冶炼，化学成分见表1。实验钢首先锻成Φ16mm的圆棒，加工成标准拉伸试样毛坯和缺口拉伸试样，随后进行热处理。热处理制度为：试验钢在电阻炉中加热至880℃保温30min后油淬，然后分别在350、400和510℃保温90min后空冷。
表1 实验材料的化学成分（质量分数，%）
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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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采用恒载荷拉伸试验机来研究钢的延迟断裂行为，选用pH=3.5的Walpole缓蚀液作为实验用溶液。以100h为临界断裂时间来测定在该溶液侵蚀下实验钢的临界断裂应力σ。将缺口拉伸试样首先在0.1mol/L的NaOH水溶液中进行电化学充氢，电流密度J=4mA/cm2，充氢时间为72h。充氢完毕后的试样经清洗后立即在国产WDML-300kN型拉伸试验机进行慢应变速率拉伸（SSRT）试验。SSRT试验的拉伸速率均为0.005mm/min（对应缺口应变速率2.1×10-6s-1），试验温度为室温。从拉断的试样上截取金相试样和透射电镜试样。试样经研磨、抛光后用3%的硝酸酒精腐蚀，在Olympus GX51型光学显微镜下观察其微观组织形态。TEM试样经机械和双喷减薄后在日立H-800型透射电镜下观察试样的组织和碳化物的分布及形态。将试验得到的拉伸断口清洗后在S4300型扫描电镜下观察断口形貌，确定断裂机制。
结果表明：随着回火温度的提高，实验钢的延迟断裂抗力逐渐提高，510℃回火时可获得良好的耐延迟断裂性能。实验钢在充氢前的断裂机制为准解离＋少量韧窝断裂，且随着回火温度的升高，断口中韧窝断裂的比例增加；实验钢在充氢后或在腐蚀液中加载时，350℃和400℃回火试样的断裂机制转变为氢致沿晶断裂，510℃回火试样的断裂机制则未发生变化；当回火温度较低（350℃和400℃）时，两种实验方法获得的实验钢的缺口断裂应力和延迟断裂强度比均比较接近；当回火温度较高（510℃）时，则这种差异比较明显。
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