基于划痕法的氢脆性能评价

【作者】 王梓涵； 王书艳； 路留成； 张建伟； 王刚；

【机构】 郑州大学机械与动力工程学院；

【摘要】 目前常用的氢脆性能测试方法如:慢应变速率拉伸试验法[1]、恒载荷实验法[2]等,相比于上述的几种测试方法,划痕法操作简单,只需要很小的材料体积,具有高度的重复性,对材料几乎是无损的[3],非常适合用来表征材料的力学性能。本文以18CrNiMo7-6合金钢为研究对象,采用不同的电流密度对材料进行电化学充氢,用划痕仪进行划痕试验,利用硬度计、扫描电镜、三维形貌仪等仪器对充氢前后的性能及微观结构进行分析,分别计算了基于划痕法和压痕法的断裂韧性。结果表明:充氢后材料的硬度相比于未充氢材料有所增加,相同划痕力下,氢浓度越高,划痕深度越小,表面的硬化越明显;通过GND法表征材料充氢前后的位错密度,结果显示充氢后材料的位错密度明显增加,表明氢的引入促进了位错的增殖,提高了材料的硬度[4-6]。在划痕过程中氢富集于应力集中处,导致微裂纹形核,随着氢向基体内部的扩散,材料抵抗裂纹扩展的能力减弱,因此随着氢浓度的增加,18CrNiMo7-6合金钢断裂韧性降低,划痕两边的堆积变少,充氢后划痕宽度增加。基于划痕法和压痕法计算得到的不同氢浓度下的断裂韧性值相差小于5%,划痕法可以用于测量和计算材料在不同氢浓度下的断裂韧性。更多还原