鋼材的脆化

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發表于 2023-5-13 10:38:42 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式

在一定條件下材料的塑性和韌性降低，在使用時可能發生脆性破壞，對工件的安全是不利的，對技術員來說，需要了解相關知識，從而再設計和生產中避免脆性破壞的發生。下面介紹幾種常見的材料脆化現象：
1.冷脆型：隨著溫度下降，大多數鋼材的強度增加，韌性下降；再低溫條件下工作的設備必須使用專門的鋼材和焊接材料，低溫沖擊試驗合格，焊縫不許出現咬邊；設計和生產中避免應力集中產生。
2.熱脆性：鋼材長時間在400-500℃后冷卻至室溫，沖擊韌性會明顯下降。（注意：高溫下不呈現脆化），熱脆性可以通過沖擊試驗驗證，一般比正常沖擊韌度下降50%左右，嚴重的可以下降90%。對于工作溫度400-500℃的元件，應注意熱脆問題。
3.氫脆：鋼材中的氫會降低材料的力學性能。鋼材中的氫含量增加，材料端面收縮率下降。氫主要來源于：冶煉中的氫再冷卻時沒有即使逃逸而存留在鋼材中；焊接中水、油等雜質在電弧高溫下分解出氫溶于鋼材；設備工作是，介質中的氫進入鋼材。此外酸洗不當也可能導致氫脆。
氫脆是一種微觀裂紋在高應力下發展的過程，脆性甚至可降低到屈服極限的20%左右，是一種延遲裂紋，斷裂延遲可以發生在幾分鐘后，也可以發生在幾天后。一般發生的溫度在-100~150℃（低溫不利于氫的移動和聚集，不易發生氫脆；高溫可以使氫從鋼中逃逸，避免發生氫脆）常見的白點、氫鼓泡都是有氫元素導致的。在材料購買時，要注意檢測缺陷，（注：無損檢測不能檢測氫脆）氫腐蝕可以通過硬度試驗和金相方法檢測和判定；焊接時要注意焊前清潔和焊后保溫，利用高溫時氫逃逸，來降低焊縫中氫含量。（吐槽一下：很多焊接外協都不做清潔，保溫也是要求后才做，我之前委托別人焊一個42CrMo的材料，給對方說了焊前加熱焊后保溫，結果對方沒按要求，導致補焊了3次）
4.苛性脆化：介質中含有很高的NaOH（苛性鈉）使鋼材鋼材腐蝕加劇導致的脆化，一般發生在受壓零件的鉚接、脹接處。發生苛性脆化的部位，在大裂紋周圍會會有很多看不到的小裂紋（往往用金相方法檢測），裂紋附近的鋼材仍具有較好的脆性和塑性。
5.應力腐蝕脆性斷裂：由拉應力和腐蝕介質聯合作用，在低應力條件下發生的脆性裂紋。常見的有氯離子引起的奧氏體不銹鋼發生應力腐蝕。應力腐蝕裂紋大尺寸的肉眼可見，較小的可以用無損檢測，更細小的需要金相檢測。