【正文】 。按照脆斷機制不同將氫脆分為：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：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：(1) 只在一定溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)。(2) 提高應(yīng)變速率，材料對氫脆的敏感性降低。(3) 可顯著降低δ和ψ。(4) 高強度鋼的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。斷裂機理：(1) 孕育階段；[H]進入鋼中， [H]在鋼中的遷移，氫的偏聚。(2) 裂紋亞穩(wěn)擴展階段；[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→裂紋擴展(3) 裂紋失穩(wěn)擴展階段；f) 白點：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：氫原子的運動跟不上位錯運動，無氫脆；溫度過高時：熱擴散作用增強，氫氣團難以形成，也無氫脆；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，其特點表現(xiàn)在：a) 實驗室中識別氫脆與應(yīng)力腐蝕的一種辦法是，當(dāng)施加一小的陽極電流，如使開裂加速,則為應(yīng)力腐蝕，而當(dāng)施加一小陰極電流,使開裂加速者則為氫脆。b) 在強度較低的材料中，或為高強度材料但受力不大時，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)出對溫度和形變速率有強烈的依賴關(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)力場強度因子小于氫脆門檻值；材質(zhì)因素：碳、硫、磷含量；強度等級；顯微組織；晶粒度。應(yīng)力腐蝕的特點：1. 裂紋從表面開始；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. 一種合金只對少數(shù)特定化學(xué)介質(zhì)敏感，濃度可以很低；8. 無應(yīng)力時，合金對腐蝕環(huán)境可能是惰性的；9. 陰極保護能明顯減緩應(yīng)力腐蝕開裂。氫脆的特點：1. 裂紋從內(nèi)部開始；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，強度越高，所需的含氫量越低；8. 陰極保護反而促進高強鋼的氫脆傾向。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)力場強度因子；c) KIHEC：氫脆臨界應(yīng)力場強度因子；d) da/dt：單位時間內(nèi)裂紋的擴展量叫做應(yīng)力腐蝕裂紋擴展速率。3. 試述金屬產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的條件及機理。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：滑移臺階在表面露頭時鈍化膜破裂，露出新鮮表面；iv. 陽極溶解：新鮮金屬為陽極，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，氫原子運動速率跟不上位錯運動，無氫脆；c) 溫度過高時，熱擴散作用增強，氫氣團難以形成，也無氫脆。金屬的高溫力學(xué)性能1. 名詞解釋a) 等強溫度：晶粒與晶界兩者強度相等的溫度；隨著實驗溫度的升高，金屬斷裂由穿晶轉(zhuǎn)變?yōu)檠鼐嗔?。由于高溫時晶界強度的下降速度比晶粒強度的快。b) 約比溫度：試驗溫度與金屬熔點的比值，反之為低溫。c) 蠕變：材料在長時間的恒溫、恒載荷作用下緩慢地產(chǎn)生塑性變形的現(xiàn)象。蠕變曲線的三個階段：第一階段：減速蠕變階段，又稱過渡蠕變階段；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：蠕變恒速蠕變階段持續(xù)時間長，甚至不出現(xiàn)加速蠕變階段；應(yīng)力較大、溫度較高時：蠕變恒速蠕變階段持續(xù)時間短，甚至消失，試樣在短時間內(nèi)斷裂，主要為加速蠕變。變形機理：i. 位錯滑移蠕變：外界熱激活能有利于加強位錯的運動，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)位錯增殖，導(dǎo)致應(yīng)變硬化，促進動態(tài)回復(fù)進行，使金屬不斷軟化。當(dāng)應(yīng)變硬化與軟化達到平衡時，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。斷裂機理：i. 裂紋萌生1. 三晶粒交會處萌生楔形裂紋：晶界滑動，三晶粒交會處造成應(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)點附近，由于晶界滑動而產(chǎn)生空洞；空洞長大，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：材料在高溫長時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)定時間內(nèi)產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)蠕變速率不超過規(guī)定值ε時的最大應(yīng)力為σ。在規(guī)定溫度T與試驗時間t內(nèi)，使試樣產(chǎn)生的蠕變總伸長率不超過規(guī)定值ε的最大應(yīng)力為σ。e) 持久強度極限：高溫長時載荷作用下，在規(guī)定的持續(xù)時間內(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)力大于有效屈服強度時，由于屈服時應(yīng)力只能等于有效屈服應(yīng)力，因此超出的應(yīng)力都會降低的現(xiàn)象。h) 穩(wěn)態(tài)蠕變：晶粒內(nèi)出現(xiàn)位錯增殖，應(yīng)變硬化的發(fā)展促進了動態(tài)回復(fù)的進行，使金屬不斷軟化。當(dāng)應(yīng)變硬化與回復(fù)軟化兩者達到平衡時，蠕變速率為一常數(shù)。i) 擴散蠕變：晶體內(nèi)空位從受拉晶界向受壓晶界遷移，原子朝相反方向運動，使得晶體伸長的蠕變。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)力松弛試驗中，任一時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降低持久強度極限。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) 使用溫度等強溫度時，細(xì)晶粒強度較高；b) 使用溫度等強溫度時，粗晶粒強度較高；c) 晶粒度不均勻會顯著降低高溫性能2. 說明下列力學(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)定時間內(nèi)產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)蠕變速率不超過規(guī)定值時的最大應(yīng)力。b) 蠕變極限σδτt：在規(guī)定溫度與試驗時間內(nèi)，使試樣產(chǎn)生的蠕變總伸長率不超過規(guī)定值的最大應(yīng)力。c) 持久強度極限στt：在規(guī)定溫度下，達到規(guī)定的持續(xù)時間不發(fā)生斷裂的最大應(yīng)力。d) 剩余應(yīng)力στ：應(yīng)力松弛試驗中，任一時間試樣上所保持的應(yīng)力。3. 試說明高溫下金屬蠕變變形的機理與常溫下金屬塑性變形的機理有何不同？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：材料在長時間的恒溫、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位錯滑移、原子擴散等機理進行，而金屬塑性變形主要通過位錯滑移及孿生的方式進行。4. 試說明金屬蠕變斷裂的裂紋形成機理與常溫下金屬斷裂的裂紋形成機理有何不同？a) 蠕變斷裂時：晶粒交會處萌生楔形裂紋，晶界上空洞匯聚；b) 金屬斷裂時：i. 解理裂紋：甄納斯特羅位錯塞積理論，柯垂?fàn)栁诲e反應(yīng)理論微孔聚集型：微孔的形核，長大和聚合。1. 若不給自己設(shè)限，則人生中就沒有限制你發(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. 花一些時間，總會看清一些事。用一些事情，總會看清一些人。有時候覺得自己像個神經(jīng)病。既糾結(jié)了自己，又打擾了別人。努力過后，才知道許多事情，堅持堅持，就過來了。4. 歲月是無情的，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，假如你奉獻給她的是一些色彩，它奉獻給你的也是一些色彩。你必須努力，當(dāng)有一天驀然回首時，你的回憶里才會多一些色彩斑斕，少一些蒼白無力。只有你自己才能把歲月描畫成一幅難以忘懷的人生畫卷。ii.學(xué)習(xí)參考