当前位置:文档之家› [机械电子]金属的应力腐蚀和氢脆断裂

[机械电子]金属的应力腐蚀和氢脆断裂


2. 白点(发裂)
当钢中含有过量的氢肘,随着温度降低, 氢在钢中的溶解度减小。如果过饱和的氢未 能扩散逸出,便聚集在某些缺陷处而形成氢 分子。此时。氢的体积发生急剧膨胀,内压 力很大足以将金属局部撕裂,而形成微裂纹。 这种微裂纹的断面呈圆形或椭圆形,颜色为 银白色。故称为白点。
图6-9为10CrNiMoV钢锻材调质后纵断面上 的白点形貌
(二). 应力腐蚀断口特征
应力腐蚀的显微裂纹如 图6-2所示,常有分叉现象, 呈枯树枝状。这表明,在应 力腐蚀时,有一主裂纹扩展 较快,其它分支裂纹扩展较 慢。根据这一特征可以将应 力腐蚀与腐蚀疲劳、晶间腐 蚀以及其它形式的断裂区分 开来。
断口的微观形貌丁般为沿晶断裂,也可 能为穿晶解理断裂。其表面可见到“泥状花 样”的腐蚀产物(图6-4a)及腐蚀坑(图6-4b)。
,特别适于单件、成批生产企业使用 。马鞍 车床在 马鞍槽 内可加 工较大 直径工 件。机 床导轨 经淬硬 并精磨 ,操作 方便可 靠。车 床具有 功率大 、转速 高
,刚性强、精度高、噪音低等特点。
12.仪表车床
仪表车床属于简单的卧式车床,一般来 说最大 工件加 工直径 在250mm以下 的机床 ,多属 于
一、应力腐蚀现象及其产生条件
1. 应力腐蚀现象
金属在拉应力和特定的化学介质共同作 用下,经过一段时间后所产生的低应力脆断 现象,称为应力腐蚀断裂(Stress Corrosion Cracking,缩写办SCC)。
2. 产生条件
应力、化学介质和金属材料三者是产生应力腐 蚀的条件。
⑴ 应力 在化学介质诱导开裂过程中起作用的是拉应力。 ⑵ 化学介质 只有在特定的化学介质中,某种金属材料才能
HRC62-65。约为45号钢硬度的2.7倍 。具有 一定的 红热硬 度,耐 温程度 可达560-600摄氏度 。韧性 和加工 机能较 好。高 速钢刀 具制造 简朴, 刃磨利 便,
为精车刀之用,但因红硬性不如硬质 合金, 故不易 用于高 速切削 。高速 钢材料 有带黑 皮的和 表面磨 光的两 种;前 者是未 经热处 理的高 速钢, 后者是 经
3. 氢化ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ致脆
对于ⅣB或ⅤBV族金属(如纯钛、α-铁合金、 钒、锆、铌及其合金)。由于它们与氢有较大的亲 和力,极易生成氢化物,便金属脆化。
金属材料对氢化物造成的氢脆敏感性随温度降 低及机件上缺口的尖锐程度增加而增加。
氢化物的形状和分布对金属的变脆有明显影响。 若晶粒粗大,氢化物在晶界上呈薄片状,极易产生 较大的应力集中。危害很大,若晶粒较细,氢化物 多呈块状不连续分布,对金属危害不太大。
强度高达100-170公斤每立方毫米;但 性脆、 韧性差 、怕振 ;这些 缺点, 可通过 刃磨公 道的角 度予以 克服。 因此, 硬质合 金被广 泛应用 车刀
常用车刀种类
1、 尖形车刀 2、圆弧形车刀
3、成形车刀
4、机夹可转位不重磨车刀
5、切槽刀(切断刀)
常用车刀用途
①可转位刀片代码。从刀具的材料应用 方面, 数控机 床用刀 具材料 主要是 各类硬 质合金 。从刀 具的结 构方面 ,数控 机床主 要采用 镶嵌式 机夹可 转
图6-5为某种钛合金的预制裂纹试样在恒载荷下, 于3.5%NaCl水溶液中进行应力腐蚀试验的结果。
试样在特定化学介质中不发生应力腐蚀断裂的、 最大应力场强 度因子称为应 力腐蚀临界应 力场强度因子 (或称为应力腐 蚀门槛值),以
表示。
KⅠscc
对于含有裂纹的机件,当作用于裂纹尖端的初
始应力场强度因 KⅠ初 ≤ KⅠsc时c ,原始裂纹在化学介
产生应力腐蚀。 ⑶ 金属材料 一般认为,纯金属不会产生应力腐蚀,所有合
金对应力腐蚀都有不同程度的敏感性。
二、应力腐蚀断裂机理及断口形貌特征
(一) 应力腐蚀断裂机理
关于在应力和化学介质联合作用下裂纹的形成 和扩展问题,有多种理论,至今尚未得到统一的见 解。下面着重介绍以 阳极溶解为基础的钝 化膜破坏理论。如图 6-1所示。
金属的应力腐蚀和氢脆断裂
金属机件在加工过程中往往产生残余应力, 在服役过程中又承受外加载荷,如国与周围环 境中各种化学介质或氢相接触,便会产生特殊 的断裂现象,其中主要有应力腐蚀断裂和氢脆 断裂等。
6.1 应力腐蚀
6.2 氢脆
6.1 应力腐蚀
一、应力腐蚀现象及其产生条件 二、应力腐蚀断裂机理及断口形貌特征 三、应力腐蚀抗力指标 四、防止应力腐蚀的措施
制造业的重要标志之一,在中国制造 业中, 数控机 床的应 用也越 来越广 泛,是 一个企 业综合 实力的 体现。 数控车 床是数 字程序 控制车 床的简 称,它 集
通用性好的万能型车床、加工精度高 的精密 型车床 和加工 效率高 的专用 型车床 的特点 于一身 ,是国 内使用 量最大 ,覆盖 面最广 的一种 数控机 床。 11.马鞍车床
备下列三种基本机能: 车刀 1.冷硬性-在常温时的硬度,又名耐磨 性。
2.红硬性-在高温下还能保持切削所需 的硬度 。
3.韧性-能
承受振动和冲击负荷的机能。
高速钢(又名风钢、锋钢或白钢)
高速钢是一种含钨和铬较多的合金 钢。近 年来我 国试制 成功了 B202无 铬高速
钢、B201无钴特种高速钢,B212、B214无钴 超硬高 速钢及 B211、 B213低钴高 机能高 速钢。 节约了 价值昂 贵的稀 有金属 。高速 钢的机 能:硬 度较高 ,
4. 氢致延滞断裂
高强度钢或α+β钛合金中,含有适量的 处于固溶状态的氢(原来存在的或从环境介质 中吸收的),在低于屈服强度的应力持续作用 下,经过一段孕育期后,在金属内部,特别 是在三向拉应力区形成裂纹,裂纹逐步扩展, 最后突然发生脆性断裂。这种由于氢的作用 而产生的延滞断裂现象称为氢致延滞断裂。
顶住工件,防止它掉下来砸坏车床, 如发现 工件的 位置不 正确或 歪斜, 切忌用 力敲击 ,以免 影响车 床主轴 的精度 ,必须 先将夹 爪、压 板或顶 针略微 松
开,再进行有步骤的校正。 工具和车刀的安放
(二) 应力腐蚀裂纹扩展速率da/dt
当应力腐蚀裂纹尖端的 K Ⅰ > KⅠscc 时,裂纹就
位刀片的刀具。因此,对硬质合金可 转位刀 片的运 用是数 控机床 操纵者 必需了 解的内 容之一 。
选用机夹式可转位刀片,首先要了 解可转 位刀片 型
号表示规则。按国际尺度ISO 1832—1985,可转位刀片的代码表 示方法 是由10位字符 串组成 的,其 排列如 下在一 般情况 下,第8和9位 的代码 在有要 求
仪表车床。仪表车床分为普通型、六 角型和 精整型 。这种 车床主 要由工 人手工 操作, 适用于 单件、 简单零 部件的 大批生 产。 编辑本段车刀
车刀是车床加工必不可少的部分。车刀 是由刀 头和刀 杆两部 门组成 。刀杆 一般是 碳素结 构钢制 成。刀 头是担 任切削 工作的 ,所使 用的材 料必需 具
时才填写。此外,各公司可以另外掭 加一些 符号, 用连接 号将其 与ISO代码相 连接(如 一PF代 表断屑 槽型) 。可转 位刀片 用于车 、铣、 钻、镗 等不同 的加
工方式,其代码的详细内容也略有不 同。
②可转位刀片的断屑槽槽形。为满足切 削能断 屑、排 屑流畅 、加工 表面质 量好、 切削刃 耐磨等 综合性 要
一、氢在金属中的存在形式
由于氢和应力的共同作用而导致金属材料产生 脆性断裂的现象,称为氢脆断裂(简称氢脆)。
金属中氢的来源可分为“内含的”和“外来的” 两种。前者是指金属在熔炼过程中及随后的加工制 造过程(如焊接、酸洗、电镀等,中吸收的氢;后者 则是金属机件在服役时环境介质中含有的氢。
氢在金属中可以有几种不同的存在形式。
二、氢脆类型及其特征
1. 氢腐蚀 2. 白点(发裂) 3. 氢化物致脆 4. 氢致延滞断裂
1. 氢腐蚀
这是由于氢与金属中的第二相作用生成 高压气体,使基体金属晶界结合力减弱而导 致金属脆化。 对碳钢来说,温度低于220℃ 时,不产生氢蚀。
氢蚀断裂的宏观断口形貌呈氧化色,颗 粒状。微观断口上品界明显加宽,呈沿晶断 裂。
第Ⅱ阶段时间越长,材料抗应力腐蚀性能越好。
四、防止应力腐蚀的措施
从产生应力腐蚀条件可知,防止应力腐蚀的措 施,主要是合理选择金属材料,减少或消除机件中 残余拉应力及改变化学介质条件。
1.合理选择金属材料 2.减少或消除机件中的残余拉应力 3.改善化学介质 4.采用电化学保护
6.2 氢脆
一、氢在金属中的存在形式 二、氢脆类型及其特征 三、钢的氢致延滞断裂机理 四、氢致延滞断裂与应力腐蚀的关系 五、防止氢脆的措施
热处理的高速钢,又叫作白钢。
硬质合金 硬质合金由难熔材料的碳化钨、碳 化钛和 钴的粉 末,在 高压下 成形, 经1350-1560摄氏度 高温烧
结而成的。具有极高的硬度,常温下 可达HR A92, 仅次于 金刚石 ;红硬 性很好 ,在1000摄氏 度左右 仍能保 持良好 的切削 机能; 具有较 高使用 强度, 抗弯
质和力的共同作用下不会扩展,机件可以安全服役。
因此
≥KⅠ初 为K金Ⅰsc属c 材料在应力腐蚀条件下的断
裂判据。
测定金属材料的 KⅠscc
值可用恒载荷或恒位移法。 其中以恒载荷的悬臂梁弯 曲试验法最常用。 如图6-7所示。
精品课件文档,欢迎下载, 下载后可以复制、编辑。
10.数控车床 数控机床是一种通过数字信息,控制机 床按给 定的运 动轨迹 ,进行 自动加 工的机 电一体 化的加 工装备 ,经过 半个世 纪的发 展,数 控机床 已是现 代
三、应力腐蚀抗力指标
通常用光滑试样在拉应力和化学介质共同作用 下,依据发生断裂的持续时间来评定金属材料的抗 应力腐蚀性能。如图6-5, 从而求出该种材料不 发生应力腐蚀的临界 应力,据此来研究合 金元素、组织结构及 化学介质对材料应力 腐蚀敏感性的影响。
相关主题