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由于氫滲入金屬內(nèi)部導(dǎo)致?lián)p傷，從而使金屬零件在低于材料屈服極限的靜應(yīng)力持續(xù)作用下導(dǎo)致的失效稱為氫致延遲斷裂，俗稱氫脆。根據(jù)氫的來源可分為內(nèi)部氫脆和環(huán)境氫脆。

宏觀特征

斷裂多發(fā)生在螺紋牙底或頭部與桿部過渡位置等應(yīng)力集中處；

斷口附近無宏觀塑性變形，斷口平齊，結(jié)構(gòu)粗糙，氫脆斷裂區(qū)呈結(jié)晶顆粒狀，色澤為亮灰色，斷面干凈，無腐蝕產(chǎn)物；

氫脆斷口上一般可見放射棱線；

氫脆斷裂源可在表面，也可在次表層，這主要與拉伸應(yīng)力水平、加載速率及缺口半徑、氫濃度的分布等因素有關(guān)。

微觀特征

氫脆斷口微觀形貌受到諸多因素的影響：材料種類、材料成分、強(qiáng)度級(jí)別、組織形態(tài)、晶粒大小、加工方式、使用環(huán)境 、受力條件、工作時(shí)間及氫含量等；

氫脆裂紋一般無分叉；

斷口微觀形貌一般顯示沿晶分離，也可能是穿晶的；

高強(qiáng)鋼沿晶面平坦，沒有附著物，有時(shí)可見白亮的、不規(guī)則的細(xì)亮條，這種線條是晶界最后斷裂位置的反映，并存在大量的雞爪形的撕裂棱；

氫脆斷裂微觀形貌在斷口的不同區(qū)域呈現(xiàn)過渡變化特征與裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子K有關(guān)；

裂紋開裂早期，K值較低，斷口呈晶間斷裂。裂紋再向前擴(kuò)展，在中等K值下，斷口微觀形貌呈現(xiàn)為解理開裂特征，并逐漸向準(zhǔn)解理與韌窩形貌轉(zhuǎn)變;在K值很大時(shí)，斷口一般呈現(xiàn)穿晶+韌窩或韌窩形貌。

氫脆斷裂的判據(jù)

緊固件是否是延遲斷裂；

緊固件工作應(yīng)力主要是拉應(yīng)力，沒有使用的緊固件一般是受到較大的殘余應(yīng)力作用所致；

氫脆斷裂的臨界應(yīng)力極限σH隨著材料強(qiáng)度的升高而急劇下降;一般鋼硬度低于22HRC時(shí)不發(fā)生氫脆斷裂而產(chǎn)生鼓泡；

起裂區(qū)微觀呈沿晶形貌，晶面可見雞爪狀撕裂棱和晶間二次裂紋；

氫含量并非為發(fā)生氫脆的唯一判決，受多種因素共同影響，對(duì)于高強(qiáng)度緊固件，甚至氫含量在低于1ppm的情況下也會(huì)發(fā)生延遲斷裂。

應(yīng)力腐蝕微觀特征

斷口微觀形態(tài)：解理或準(zhǔn)解理、沿晶斷裂或混合型斷口；

大多數(shù)應(yīng)力腐蝕斷面腐蝕產(chǎn)物呈泥紋花樣，存在腐蝕性元素；

微觀斷口上常見二次裂紋，沿晶界面上一般存在腐蝕溝槽或 細(xì)小的蝕坑，晶粒外形輪廓常因腐蝕失去其清晰度，晶界加寬；

裂紋擴(kuò)展過程中會(huì)發(fā)生裂紋分叉現(xiàn)象。

影響緊固件發(fā)生應(yīng)力腐蝕失效的因素

材質(zhì)因素：雜質(zhì)元素在晶界偏析能引起腐蝕速率的局部差異 ，在裂紋與夾雜物相遇時(shí)，夾雜物能夠引起裂尖的化學(xué)變化;★ 受力狀態(tài)：應(yīng)力來自工作應(yīng)力、殘余應(yīng)力、結(jié)構(gòu)應(yīng)力、腐蝕 產(chǎn)物的楔入應(yīng)力。構(gòu)件表面或內(nèi)部的缺陷、幾何形狀的變化 、截面變化等都會(huì)使局部應(yīng)力提高，加速應(yīng)力腐蝕；

環(huán)境因素：緊固件疲勞破壞的應(yīng)力往往遠(yuǎn)低于其靜載荷下的強(qiáng)度極限，屬于脆性斷裂，是緊固件最常見、危害最大的失效形式；

緊固件特有的螺紋結(jié)構(gòu)是產(chǎn)生疲勞的“先天因素”;

緊固件在其服役過程中不可避免會(huì)承受交變載荷作用；

以上就是無錫力博實(shí)驗(yàn)室為大家總結(jié)的關(guān)于緊固件的失效形式，如果您有想要咨詢的測(cè)試，歡迎前來咨詢，我們會(huì)有專業(yè)的項(xiàng)目工程師為您答疑解惑，期待您的來電！