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17-4PH不銹鋼的析氫行為

時(shí)間:2019-06-13    作者:無錫不銹鋼板    瀏覽:0

17-4PH不銹鋼是由銅、鈮等構(gòu)成的馬氏體沉淀硬化不銹鋼,其含碳量低,強(qiáng)度高,抗腐蝕性和可焊性均比一般的馬氏體型不銹鋼好,與18-8型不銹鋼類似,熱處理工藝簡單,切削性好,具有很好的成形性能和良好的焊接性,可通過不同的熱處理制度獲得不同強(qiáng)度等級的合金材料,通常作為超高強(qiáng)度的材料在核工業(yè)、航空和航天工業(yè)中應(yīng)用,目前已經(jīng)被大量推廣運(yùn)用于具有一定耐蝕要求的高強(qiáng)度零部件,如閥門、軸類、汽輪機(jī)零件等。 

  在應(yīng)用過程中,尤其是在含氫環(huán)境下,高強(qiáng)不銹鋼結(jié)構(gòu)由于具有較高的氫脆敏感性而容易發(fā)生。為了確定17-4PH不銹鋼在服役環(huán)境中的氫脆安全,本工作通過電化學(xué)測試和慢應(yīng)變速率試驗(yàn)等方法研究了兩種強(qiáng)度17-4PH不銹鋼在陰極極化下的析氫行為及其氫脆敏感性變化規(guī)律。 

  試驗(yàn)材料為17-4PH不銹鋼,其化學(xué)成分如表1所示。試樣采用非真空電渣重熔工藝冶煉,通過不同的熱處理方式,獲得不同強(qiáng)度的合金材料,兩種強(qiáng)度17-4PH不銹鋼的熱處理方式及其對應(yīng)的力學(xué)性能如表2所示。 

  表17-4PH不銹鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%

  

C

  Cr

  Ni

  Cu

  Si

  Mn

  Nb

  S

  P

  Fe

  0.054

  16.06

  3.84

  3.53

  0.579

  0.326

  0.213

  0.005

  0.02

  余量

  表兩種17-4PH不銹鋼的熱處理方式及力學(xué)性能

  

試樣

  熱處理方式

  Rp0.2/MPa

  Rm/MPa

  A/%

  Z/%

  17-4PH高強(qiáng)度

  1040℃油淬+550℃空冷

  1250

  1360

  13.0

  55.5

  17-4PH低強(qiáng)度

  1040℃油淬+600℃空冷

  795

  1020

  16.0

  62.0

  采用電化學(xué)測試的方法評價(jià)了兩種強(qiáng)度的17-4PH不銹鋼在海水中的陰極極化行為;采用充氫試驗(yàn)研究了兩種強(qiáng)度的17-4PH不銹鋼在-1.1V(SCE)電位下陰極極化15d后的含氫量;采用慢應(yīng)變速率試驗(yàn)研究了兩種強(qiáng)度17-4PH不銹鋼在充氫后的氫脆系數(shù)。 

  結(jié)果表明:兩種強(qiáng)度的17-4PH不銹鋼在海水中的析氫轉(zhuǎn)變電位均在-0.90V左右;低強(qiáng)度不銹鋼的氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為2.55×10-4%,而高強(qiáng)度不銹鋼的氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)則高達(dá)6.84×10-4%;試樣充氫后,高強(qiáng)度不銹鋼的脆性明顯增加,而低強(qiáng)度不銹鋼的脆性增加不明顯,高強(qiáng)度不銹鋼的氫脆系數(shù)遠(yuǎn)超過25%,此時(shí)材料已存在氫脆危險(xiǎn),而低強(qiáng)度不銹鋼的氫脆系數(shù)約為18%左右,尚處于氫脆安全區(qū)。 

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