【正文】 。按照脆斷機(jī)制不同將氫脆分為：1. 氫蝕：高壓氣體使晶界結(jié)合力減弱而導(dǎo)致金屬脆化。2. 白點(diǎn)：聚集在缺陷處的H2發(fā)生急劇膨脹，內(nèi)壓力很大足以將金屬局部撕裂，形成微裂紋，微裂紋的斷面呈圓形或橢圓形，顏色為銀白色。3. 氫化物致脆：IVB或VB族金屬與氫極易形成氫化物，使金屬脆化。4. 氫致延滯斷裂(HIC)特點(diǎn)：(1) 只在一定溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)。(2) 提高應(yīng)變速率，材料對(duì)氫脆的敏感性降低。(3) 可顯著降低δ和ψ。(4) 高強(qiáng)度鋼的HIC具有可逆性。斷口特征：與脆性斷口相似，沿晶斷裂，晶界面上有許多撕裂棱。斷裂機(jī)理：(1) 孕育階段；[H]進(jìn)入鋼中， [H]在鋼中的遷移，氫的偏聚。(2) 裂紋亞穩(wěn)擴(kuò)展階段；[H]向裂尖的塑性與彈性區(qū)界面處偏聚→脆化形成新裂紋，新裂紋與原裂紋尖端匯合→裂紋擴(kuò)展(3) 裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展階段；f) 白點(diǎn)：聚集在缺陷處的H2發(fā)生急劇膨脹，很大的內(nèi)壓力將金屬局部撕裂，形成的圓形或橢圓形，顏色為銀白色的微裂紋。g) 氫化物致脆：IVB或VB族金屬與氫極易形成氫化物，使金屬脆化。h) 氫致延滯斷裂：由于氫的作用而產(chǎn)生的延滯斷裂現(xiàn)象。應(yīng)變速率大時(shí)：氫原子的運(yùn)動(dòng)跟不上位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，無(wú)氫脆；溫度過(guò)高時(shí)：熱擴(kuò)散作用增強(qiáng)，氫氣團(tuán)難以形成，也無(wú)氫脆；因此氫致延滯斷裂在一定應(yīng)變速率和一定溫度范圍內(nèi)才能出現(xiàn)。氫脆和應(yīng)力腐蝕相比，其特點(diǎn)表現(xiàn)在：a) 實(shí)驗(yàn)室中識(shí)別氫脆與應(yīng)力腐蝕的一種辦法是，當(dāng)施加一小的陽(yáng)極電流，如使開(kāi)裂加速,則為應(yīng)力腐蝕，而當(dāng)施加一小陰極電流,使開(kāi)裂加速者則為氫脆。b) 在強(qiáng)度較低的材料中，或?yàn)楦邚?qiáng)度材料但受力不大時(shí)，其斷裂源在表面以下的某一深度，此處三向拉應(yīng)力最大，氫聚集在這里造成斷裂。 c) 斷裂的主裂紋沒(méi)有分枝的情況，這和應(yīng)力腐蝕的裂紋是不同的。d) 氫脆斷口上一般沒(méi)有腐蝕產(chǎn)物或者其量極微。 e) 大多數(shù)的氫脆斷裂，都表現(xiàn)出對(duì)溫度和形變速率有強(qiáng)烈的依賴關(guān)系。防止氫脆的措施：環(huán)境因素：設(shè)法切斷氫進(jìn)入金屬的途徑；力學(xué)因素：排除產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力的因素；應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子小于氫脆門檻值；材質(zhì)因素：碳、硫、磷含量；強(qiáng)度等級(jí)；顯微組織；晶粒度。應(yīng)力腐蝕的特點(diǎn)：1. 裂紋從表面開(kāi)始；2. 裂紋分叉，有較多的二次裂紋；3. 裂紋源區(qū)有較多的腐蝕產(chǎn)物覆蓋著；4. 一般為沿晶斷裂，也有穿晶解理斷裂；5. 必定要有拉伸應(yīng)力（或殘余拉應(yīng)力）作用；6. 只有合金中發(fā)生，純金屬不發(fā)生應(yīng)力腐蝕；7. 一種合金只對(duì)少數(shù)特定化學(xué)介質(zhì)敏感，濃度可以很低；8. 無(wú)應(yīng)力時(shí)，合金對(duì)腐蝕環(huán)境可能是惰性的；9. 陰極保護(hù)能明顯減緩應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。氫脆的特點(diǎn)：1. 裂紋從內(nèi)部開(kāi)始；2. 裂紋幾乎不分叉，有二次裂紋；3. 腐蝕產(chǎn)物較少；4. 多數(shù)為沿晶斷裂，也可能出現(xiàn)穿晶解理或準(zhǔn)解理斷裂；5. 合金和純金屬均可能發(fā)生；6. 只要在含氫的環(huán)境或在能產(chǎn)生氫的情況下都能發(fā)生；7. 必須含有氫，強(qiáng)度越高，所需的含氫量越低；8. 陰極保護(hù)反而促進(jìn)高強(qiáng)鋼的氫脆傾向。2. 力學(xué)性能指標(biāo)的意義a) σscc：不發(fā)生應(yīng)力腐蝕的臨界應(yīng)力；b) KIscc：應(yīng)力腐蝕門檻值：將試樣放在特定化學(xué)介質(zhì)中永不斷裂的最大應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子；c) KIHEC：氫脆臨界應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子；d) da/dt：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)裂紋的擴(kuò)展量叫做應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展速率。3. 試述金屬產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的條件及機(jī)理。a) 條件：存在拉應(yīng)力，特定的化學(xué)介質(zhì)，合金材料。b) 機(jī)理：滑移溶解理論：i. 鈍化：在特定化學(xué)介質(zhì)中，表面形成一層鈍化膜；ii. 滑移：拉應(yīng)力作用下，局部塑性變形，產(chǎn)生滑移；iii. 膜破：滑移臺(tái)階在表面露頭時(shí)鈍化膜破裂，露出新鮮表面；iv. 陽(yáng)極溶解：新鮮金屬為陽(yáng)極，有鈍化膜的金屬為陰極，形成電化學(xué)腐蝕。4. 何謂氫致延滯斷裂？為什么高強(qiáng)度鋼的氫致延滯斷裂是在一定的應(yīng)變速率下和一定的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)？a) 氫致延滯斷裂：由于氫的作用而產(chǎn)生的延滯斷裂現(xiàn)象。b) 應(yīng)變速率大時(shí)，氫原子運(yùn)動(dòng)速率跟不上位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，無(wú)氫脆；c) 溫度過(guò)高時(shí)，熱擴(kuò)散作用增強(qiáng)，氫氣團(tuán)難以形成，也無(wú)氫脆。金屬的高溫力學(xué)性能1. 名詞解釋a) 等強(qiáng)溫度：晶粒與晶界兩者強(qiáng)度相等的溫度；隨著實(shí)驗(yàn)溫度的升高，金屬斷裂由穿晶轉(zhuǎn)變?yōu)檠鼐嗔?。由于高溫時(shí)晶界強(qiáng)度的下降速度比晶粒強(qiáng)度的快。b) 約比溫度：試驗(yàn)溫度與金屬熔點(diǎn)的比值，反之為低溫。c) 蠕變：材料在長(zhǎng)時(shí)間的恒溫、恒載荷作用下緩慢地產(chǎn)生塑性變形的現(xiàn)象。蠕變曲線的三個(gè)階段：第一階段：減速蠕變階段，又稱過(guò)渡蠕變階段；第二階段：恒速蠕變階段，又稱穩(wěn)態(tài)蠕變階段；第三階段：加速蠕變階段。應(yīng)力較小、溫度較低時(shí)：蠕變恒速蠕變階段持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，甚至不出現(xiàn)加速蠕變階段；應(yīng)力較大、溫度較高時(shí)：蠕變恒速蠕變階段持續(xù)時(shí)間短，甚至消失，試樣在短時(shí)間內(nèi)斷裂，主要為加速蠕變。變形機(jī)理：i. 位錯(cuò)滑移蠕變：外界熱激活能有利于加強(qiáng)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，克服短程障礙，使材料發(fā)生塑性變形。1. 減速蠕變階段：應(yīng)變硬化導(dǎo)致位錯(cuò)滑移阻力增大，蠕變速率降低；2. 穩(wěn)態(tài)蠕變階段：晶粒內(nèi)出現(xiàn)位錯(cuò)增殖，導(dǎo)致應(yīng)變硬化，促進(jìn)動(dòng)態(tài)回復(fù)進(jìn)行，使金屬不斷軟化。當(dāng)應(yīng)變硬化與軟化達(dá)到平衡時(shí)，蠕變速率為一常數(shù)。3. 加速蠕變階段：晶界的應(yīng)力集中引起的微小裂紋；點(diǎn)陣缺陷在晶界處析出并產(chǎn)生空位；試樣本身出現(xiàn)頸縮。ii. 擴(kuò)散蠕變：約比溫度，在高溫和應(yīng)力的作用下，空位、原子的定向擴(kuò)散使材料產(chǎn)生蠕變。1. 承受拉應(yīng)力的晶界，空位濃度增加；2. 承受壓應(yīng)力的晶界，空位濃度減小。斷裂機(jī)理：i. 裂紋萌生1. 三晶粒交會(huì)處萌生楔形裂紋：晶界滑動(dòng)，三晶粒交會(huì)處造成應(yīng)力集中，形成空洞，空洞相互連接，便形成楔形裂紋。2. 晶界上空洞匯聚：在晶界上的突起部位和細(xì)小的第二相質(zhì)點(diǎn)附近，由于晶界滑動(dòng)而產(chǎn)生空洞；空洞長(zhǎng)大，匯聚形成裂紋。ii. 斷口1. 宏觀特征：斷口附近產(chǎn)生塑性變形，變形區(qū)域有很多裂紋，使表面出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象；高溫氧化使表面被一層氧化膜覆蓋；2. 微觀特征：冰糖狀花樣的沿晶斷裂形貌。d) 蠕變極限：材料在高溫長(zhǎng)時(shí)載荷作用下的塑性變形抗力指標(biāo)。定義法：σεT規(guī)定溫度T下，使試樣在規(guī)定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)蠕變速率不超過(guò)規(guī)定值ε時(shí)的最大應(yīng)力為σ。在規(guī)定溫度T與試驗(yàn)時(shí)間t內(nèi)，使試樣產(chǎn)生的蠕變總伸長(zhǎng)率不超過(guò)規(guī)定值ε的最大應(yīng)力為σ。e) 持久強(qiáng)度極限：高溫長(zhǎng)時(shí)載荷作用下，在規(guī)定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)不發(fā)生斷裂的最大應(yīng)力。f) 應(yīng)力松弛：在規(guī)定溫度和初始應(yīng)力條件下，金屬材料中的應(yīng)力隨時(shí)間增加而減小的現(xiàn)象。g) 應(yīng)力松弛：當(dāng)最大應(yīng)力大于有效屈服強(qiáng)度時(shí)，由于屈服時(shí)應(yīng)力只能等于有效屈服應(yīng)力，因此超出的應(yīng)力都會(huì)降低的現(xiàn)象。h) 穩(wěn)態(tài)蠕變：晶粒內(nèi)出現(xiàn)位錯(cuò)增殖，應(yīng)變硬化的發(fā)展促進(jìn)了動(dòng)態(tài)回復(fù)的進(jìn)行，使金屬不斷軟化。當(dāng)應(yīng)變硬化與回復(fù)軟化兩者達(dá)到平衡時(shí)，蠕變速率為一常數(shù)。i) 擴(kuò)散蠕變：晶體內(nèi)空位從受拉晶界向受壓晶界遷移，原子朝相反方向運(yùn)動(dòng)，使得晶體伸長(zhǎng)的蠕變。j) 松弛穩(wěn)定性：金屬材料抵抗應(yīng)力松弛的性能。k) 剩余應(yīng)力：應(yīng)力松弛試驗(yàn)中，任一時(shí)間試樣上所保持的應(yīng)力。剩余應(yīng)力越高，松弛穩(wěn)定性越好。影響金屬高溫力學(xué)性能的主要因素1. 合金化學(xué)成分的影響：a) 蠕變激活能越高，越難蠕變。b) 加入固溶元素形成固溶體；c) 加入形成彌散相的合金元素；d) 加入能增加晶界擴(kuò)散激活能的元素。2. 冶煉工藝的影響a) 夾雜物和某些冶金缺陷會(huì)降低持久強(qiáng)度極限。b) 減少橫向晶界，可以大大提高持久壽命。3. 熱處理工藝的影響a) 珠光體耐熱鋼：正火+高溫回火；b) 奧氏體耐熱鋼或合金：固溶處理+一次中間處理+時(shí)效；c) 形變熱處理使晶界呈鋸齒狀，并形成多邊化的亞晶界。4. 晶粒度的影響a) 使用溫度等強(qiáng)溫度時(shí)，細(xì)晶粒強(qiáng)度較高；b) 使用溫度等強(qiáng)溫度時(shí)，粗晶粒強(qiáng)度較高；c) 晶粒度不均勻會(huì)顯著降低高溫性能2. 說(shuō)明下列力學(xué)性能指標(biāo)的意義a) 蠕變極限σεt：在規(guī)定溫度下，使試樣在規(guī)定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)蠕變速率不超過(guò)規(guī)定值時(shí)的最大應(yīng)力。b) 蠕變極限σδτt：在規(guī)定溫度與試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)，使試樣產(chǎn)生的蠕變總伸長(zhǎng)率不超過(guò)規(guī)定值的最大應(yīng)力。c) 持久強(qiáng)度極限στt：在規(guī)定溫度下，達(dá)到規(guī)定的持續(xù)時(shí)間不發(fā)生斷裂的最大應(yīng)力。d) 剩余應(yīng)力στ：應(yīng)力松弛試驗(yàn)中，任一時(shí)間試樣上所保持的應(yīng)力。3. 試說(shuō)明高溫下金屬蠕變變形的機(jī)理與常溫下金屬塑性變形的機(jī)理有何不同？塑性變形：作用在物體上的外力取消后，物體的變形不完全恢復(fù)而產(chǎn)生的永久變形。蠕變：材料在長(zhǎng)時(shí)間的恒溫、恒載荷作用下緩慢地產(chǎn)生塑性變形的現(xiàn)象。金屬的蠕變變形主要通過(guò)位錯(cuò)滑移、原子擴(kuò)散等機(jī)理進(jìn)行，而金屬塑性變形主要通過(guò)位錯(cuò)滑移及孿生的方式進(jìn)行。4. 試說(shuō)明金屬蠕變斷裂的裂紋形成機(jī)理與常溫下金屬斷裂的裂紋形成機(jī)理有何不同？a) 蠕變斷裂時(shí)：晶粒交會(huì)處萌生楔形裂紋，晶界上空洞匯聚；b) 金屬斷裂時(shí)：i. 解理裂紋：甄納斯特羅位錯(cuò)塞積理論，柯垂?fàn)栁诲e(cuò)反應(yīng)理論微孔聚集型：微孔的形核，長(zhǎng)大和聚合。1. 若不給自己設(shè)限，則人生中就沒(méi)有限制你發(fā)揮的藩籬。2. 若不是心寬似海，哪有人生風(fēng)平浪靜。在紛雜的塵世里，為自己留下一片純靜的心靈空間，不管是潮起潮落，也不管是陰晴圓缺，你都可以免去浮躁，義無(wú)反顧，勇往直前，輕松自如地走好人生路上的每一步3. 花一些時(shí)間，總會(huì)看清一些事。用一些事情，總會(huì)看清一些人。有時(shí)候覺(jué)得自己像個(gè)神經(jīng)病。既糾結(jié)了自己，又打擾了別人。努力過(guò)后，才知道許多事情，堅(jiān)持堅(jiān)持，就過(guò)來(lái)了。4. 歲月是無(wú)情的，假如你丟給它的是一片空白，它還給你的也是一片空白。歲月是有情的，假如你奉獻(xiàn)給她的是一些色彩，它奉獻(xiàn)給你的也是一些色彩。你必須努力，當(dāng)有一天驀然回首時(shí)，你的回憶里才會(huì)多一些色彩斑斕，少一些蒼白無(wú)力。只有你自己才能把歲月描畫(huà)成一幅難以忘懷的人生畫(huà)卷。ii.學(xué)習(xí)參考