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由于奥氏体具有较低的氢脆敏感性且氢在其中的扩散速率远低于在铁素体及马氏体中的扩散速率,因此奥氏体不锈钢具有较好的抗氢损伤性能。目前,在石油、化工等行业的临氢设备中,许多重要的结构材料不得不使用奥氏体不锈钢,然而奥氏体不锈钢在加工成设备的过程中总会受到部分冷变形。随着液氢、液氮、液氧等低温液化气体的应用日趋广泛,对于贮存和输送低温液体的奥氏体不锈钢低温压力容器的需求也在不断增长。为了节约成本充分利用奥氏体不锈钢的塑性承载能力,将应变强化技术应用于奥氏体不锈钢低温压力容器的设计与制造中。经过冷变形后,奥氏体不锈钢的内部及表面等都将发生一定的变化,这势必会影响其氢损伤敏感性,因此,研究冷变形对奥氏体不锈钢氢损伤敏感性的影响具有重要的理论与现实意义。 本文针对冷变形对奥氏体不锈钢氢损伤的影响,以奥氏体不锈钢氢损伤的机理为基础,通过阅读大量的文献资料分析冷变形对奥氏体不锈钢的影响,从而推断经冷变形的奥氏体不锈钢氢损伤机理;再以大量的试验为基础,全面系统的分析冷变形对奥氏体不锈钢氢损伤的影响。 关于冷变形对316L和304L奥氏体不锈钢氢损伤的影响研究从以下几个方面进行: (1)通过单轴拉伸首先对板状试样进行不同程度的塑性冷变形,测量冷变形后试样的硬度和马氏体含量。然而重新拉伸试样直至完全断裂,得到材料的拉伸力学性能。比较不同冷变形程度下材料的拉伸力学性能、硬度及马氏体含量,获得冷变形对材料力学性能的影响。冷变形使材料的强度和硬度增加,塑性降低。不稳定的304L奥氏体不锈钢冷变形后发生了马氏体相变,且预变形程度越高,马氏体相变量越大。 (2)针对经冷变形的奥氏体不锈钢所处的氢环境,建立一套电解充氢装置,对冷变形后的试样进行电解充氢。待充氢结束后,对试样进行常温拉伸试验、氢含量测定试验、硬度试验以及马氏体相含量测定试验,从而得到316L和304L充氢后的机械性能,氢导致材料塑形降低即发生了氢脆,而冷变形进一步加剧材料的氢损伤敏感性。 (3)对试验的结果进行分析,对比316L和304L充氢前后性能的变化,并综合评价冷变形后两种材料的氢损伤敏感性,重点分析造成两种材料性能差异的原因,为实际工程中的应用提供依据。由于马氏体相的存在使304L的氢损伤敏感性高于316L。 (4)利用扫描电子显微镜SEM观察两种材料充氢前后的断口,对比两者的断裂特征,从断口的形貌分析316L与304L氢损伤敏感性的差异,并与试验结果相印证,从而更加全面的认识冷变形对奥氏体不锈钢氢损伤的影响。