加工缺陷的影響
高強鋼的加工會經(jīng)歷彎曲、拉拔、冷軋等工藝，不同的加工方式會在材料上留下微孔、微裂紋和位錯等缺陷，這些缺陷位置會成為氫的捕獲陷阱或者提供氫原子快速傳輸?shù)耐ǖ?，在外力作用下還會在缺陷位置形成應(yīng)力集中，它們會對材料的氫致延遲開裂行為產(chǎn)生較大的影響。
受力狀態(tài)的影響
一方面，金屬構(gòu)件在服役過程中會受到各種外力的作用；另一方面，材料本身也會因為不同的加工成型過程而產(chǎn)生不同的殘余應(yīng)變狀態(tài)。高強鋼的主要成型工藝有折彎、擴孔和翻邊、淺拉伸等，這些加工殘余應(yīng)變的存在會促進延遲斷裂的發(fā)生。最新研究認為，加工過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)變是外加應(yīng)力和材料中的可擴散氫含量之外的第三大導致高強鋼延遲斷裂失效行為發(fā)生的重要因素，氫致延遲斷裂行為發(fā)生的敏感區(qū)處于高外加應(yīng)力、高應(yīng)變和高濃度擴散氫含量的重合區(qū)。
環(huán)境的影響
環(huán)境主要是會影響氫向金屬材料內(nèi)部的滲透。金屬在各種致氫環(huán)境中，如氫氣、H2S氣體和水溶液、水介質(zhì)、丙酮等有機溶液中，氫致延遲斷裂敏感性會大大增加。根據(jù)環(huán)境中氫來源的不同，高強鋼的氫致延遲斷裂行為主要分為以下兩類：一類是服役環(huán)境滲入的氫（外氫）引起的延遲斷裂，如橋梁用高強鋼，在潮濕大氣、雨水等環(huán)境中長期暴露發(fā)生腐蝕，由腐蝕反應(yīng)生成的氫侵入鋼中而發(fā)生延遲斷裂。另一類是酸洗、電鍍、焊接等制造過程中侵入鋼中的氫（內(nèi)氫）引起延遲斷裂。以焊接為例，它是一個局部冶煉過程，局部高溫可使焊條及藥皮中所含的水分分解成氫原子進入金屬。這些過程引入的氫含量較高，因此，鋼材常常在施加應(yīng)力后的幾小時或幾天內(nèi)即發(fā)生延遲斷裂失效。
氫致延遲斷裂機理
關(guān)于氫致延遲斷裂的機理，近年來已經(jīng)進行了廣泛的研究，但問題還遠遠沒有解決。已經(jīng)提出的經(jīng)典理論主要有：氫壓理論、氫降低表面能理論、氫降低原子鍵合力理論，以及氫促進局部塑性變形理論等。
氫壓理論、氫降低表面能理論和氫降低原子鍵合力（即弱鍵）理論均認為，氫致裂紋的產(chǎn)生和擴展是原子面在正應(yīng)力作用下的整體解理過程，即氫致脆性的過程。與此相反，氫致局部塑性變形理論則認為任何斷裂過程都是局部塑性變形的結(jié)果。該理論認為，在存在應(yīng)力梯度的條件下，如裂紋尖端附近，由于應(yīng)力誘導擴散，原子氫能富集在裂紋尖端局部區(qū)域。當有效氫濃度達到臨界值時，可以使局部區(qū)域的表觀屈服應(yīng)力明顯下降，于是在較低的應(yīng)力作用下就能產(chǎn)生氫致滯后塑性并導致滯后斷裂，而且局部區(qū)域表觀屈服應(yīng)力的下降量明顯依賴于鋼的強度和初始氫含量。
總體來講，上述4種經(jīng)典理論都有其局限性，將氫促進局部塑性變形理論和弱鍵理論、氫壓理論聯(lián)合起來，是今后研究的一個方向，有可能發(fā)展新的氫致開裂理論以解釋氫致韌斷和氫致韌脆轉(zhuǎn)變機理。
延遲斷裂性能實驗室評價方法
材料的延遲斷裂性能受到許多因素影響，但目前尚未形成通用的評價標準，在實驗室評價材料的延遲斷裂性能往往采用加速型方法來進行相對評價。目前，常見的延遲斷裂試驗方法有如下幾種：
恒載荷延遲斷裂試驗
這種試驗通常采用光滑或帶缺口的圓棒或平板試樣在恒載荷下拉伸，或者采用帶缺口的懸臂彎曲試樣、四點彎曲試樣等。對于此類實驗，一般用臨界應(yīng)力、斷裂時間或者臨界氫濃度來評價材料的延遲斷裂敏感性。
恒應(yīng)變延遲斷裂試驗
恒應(yīng)變延遲斷裂試驗是使試樣處于恒定應(yīng)變的受力狀態(tài)下，其主要特點是簡單、經(jīng)濟、試樣緊湊，不需要特殊的裝置，僅利用夾具或螺栓緊固即可獲得應(yīng)力。試樣的實際應(yīng)力隨工作截面的減少而降低。一般通過測定延遲斷裂試樣占總試樣數(shù)目的百分比或試樣斷裂的時間，來比較材料延遲斷裂的敏感性。
慢應(yīng)變速率拉伸試驗
目前，國內(nèi)外已廣泛采用慢應(yīng)變速率拉伸試驗（SSRT）方法，以促進試樣在很短的時間內(nèi)發(fā)生延遲斷裂并能敏感地反映材料的延遲斷裂性能。通常用塑性（斷面收縮率、伸長率）損失、最大斷裂應(yīng)力、斷裂時間和吸收能量等指標評價給定材料-介質(zhì)體系對延遲斷裂的敏感性。
斷裂力學試驗
這類方法采用預(yù)制裂紋試樣，其優(yōu)點主要是：縮短了裂紋產(chǎn)生的時間；真實反映了實際構(gòu)件中難免存在宏觀缺陷的情況；可直接使用線彈性斷裂力學公式；評價判據(jù)KISCC或KIH不隨試樣而變，可以應(yīng)用于設(shè)計。但是這種方法只是評價氫致裂紋的擴展，對于裂紋的產(chǎn)生不能提供任何信息。
沖杯試驗
作為一種標準化的氫致開裂評價方法，沖杯試驗在歐洲應(yīng)用得較為廣泛。相比于U彎試驗，沖杯試驗中發(fā)生氫致開裂的臨界應(yīng)變與臨界氫含量更高，也即沖杯試驗中材料在更高的應(yīng)變和可擴散氫含量條件下才會發(fā)生氫致開裂。
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