3-37 表面改性对抗氢钢吸氢和抗氢性能的影响汤光平 黄文荣 关 垲 代 毅 郭 鹏在各种铁基合金和镍基合金中，单相奥氏体钢的抗氢脆性能是最好的，但其强度比较低。一般的 Fe–Cr–Ni系单相奥氏体钢的屈服强度通常在200~400MPa,最高也只能达到450~500MPa左右。J75是一种沉淀强化型奥氏体钢，屈服点ss可达到700MPa，y可达到60%，但其抗氢脆性能却在不同程度上有所降低。如何进一步降低氢致损伤、提高材料的抗氢脆性能则具有重要的现实意义和广泛的应用前景。此前的许多工作主要集中在抗氢脆材料的加工工艺及组织结构的探讨，且都是从调整加工工艺和改变材料的微观结构以适用进入材料内部的氢等方面加以研究的，不能减少材料内部的氢含量，也就无法大幅度降低氢致损伤。 通过激光、电子束或磁控溅射镀铝等表面处理方式，试图改变抗氢钢表面层的结构和特性，阻滞或延缓氢的渗入，以减少材料内部的氢含量，从根本上降低材料的氢致损伤。设计的工艺流程如表 1。表1 试验工艺流程
根据以上工艺方案，进行了以下实验：（ 1）含氢量测定。只经固溶时效处理的试样含氢量最高，达到41.15m g/g，而经激光、电子束或镀铝等方式进行表面处理的试样含氢量均较低，为35.22 ~38.29m g/g，最低的6号试样经激光表面处理，含氢量比2号试样降低了14.4%，也就是说，改性后的表面吸氢能力有所减弱。（2）抗氢脆性能实验。通过充氢前后试样机械性能测试分析发现，2号试样抗氢脆性能较差，塑性损减率j L最高达到39.03%，而其余经过表面处理的各试样充氢后，jL相对较低，都在27.54%以下，最低只有8.47%。从RH数据来看，表面处理后抗氢脆性能则提高了30%以上。（3）微观结构观测。用激光或电子束表面处理后表层（约5mm深）晶粒较心部细小，同时在微观结构上产生了大量的位错、空位等缺陷，由此提高了材料内部的畸变能，进而提高了D–H复合体移动的激活能，也就阻碍了D–H复合体的移动，使其稳定性得到大大提高，而且使表层氢浓度增加，阻碍外界氢原子继续向材料内部渗透，减少材料的氢含量，从而使塑性损减率降低，抗氢脆性能提高。 |