TRIP型双相不锈钢的氢脆敏感性研究

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基于传统双相不锈钢的合金成分,将昂贵的Ni元素以Mn、N元素代替,开发了低奥氏体稳定性的经济型双相不锈钢。在塑性变形过程中,亚稳态的奥氏体会自发向马氏体相变,大幅度改善塑性和强度(TRIP效应),故又称TRIP型双相不锈钢。它在轨道交通、石油化工等领域展现出广阔的应用前景。然而其在制造(如酸洗)和使役(如压力容器)过程中均不可避免地处于临氢环境,发生氢致损伤破裂(氢脆)的风险依然存在。而形变诱导马氏体的出现则会较大程度地影响其氢脆敏感性,这使得氢脆依然是该类新型高性能材料需关注的关键问题之一。本文以一种TRIP型双相不锈钢为研究对象,并结合电化学充氢、单向拉伸试验和微观表征手段对比了充氢对其组织及力学响应的影响,并分析了固溶温度、预应变量及应变速率对其氢脆敏感性指数的影响规律和机理。本文首先研究了充氢对试验钢两相比例、硬度的影响,并探索其对强度和塑性指标的作用。结合SEM手段分析了充氢样品断口特征,并据此研究了氢扩散系数和力学响应曲线与断口特征的联系。之后研究了不同固溶温度处理充与未充氢试验钢的力学响应变化特征,分析了氢脆敏感性指数变化趋势与断口特征的联系,并结合EBSD等手段分析了氢致裂纹萌生位置及数量。然后研究了不同预应变量下试验钢的马氏体形态和含量,分析了充与未充氢试验钢的力学响应、断裂特征及氢致裂纹数量萌生规律。最后研究了不同应变速率下充与未充氢试验钢的力学响应及断裂特征。
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