延遲斷裂概述

   延遲斷裂，是指材料在靜止應力的作用下，經(jīng)過一定時間后突然發(fā)生脆性破壞的一種現(xiàn)象，它是材料、環(huán)境和應力相互作用的結(jié)果，是氫致材質(zhì)惡化的一種形態(tài)。

   延遲斷裂現(xiàn)象的產(chǎn)生，是由于材料內(nèi)部的氫向應力集中的部位擴散聚集，這些應力集中的部位往往缺陷較多(原子點陣錯位、空穴等)，氫擴散到這些缺陷處，氫離子合成氫原子，氫原子進一步合成氫分子，將產(chǎn)生巨大的壓力，這個壓力與材料內(nèi)部的殘余應力以及材料服役狀態(tài)下所承受的外加應力，形成一個合力，當這個合力超過材料的屈服強度時，就會導致斷裂的發(fā)生。

   由于延遲斷裂常常在材料所承受的外加應力水平顯著低于其屈服強度時突然發(fā)生，具有不可預知性，因此往往導致較為嚴重的破壞后果。

延遲斷裂的源起

   1940年代，延遲斷裂是指玻璃等脆性材料的滯后斷裂現(xiàn)象，1950年代以后，隨著航空用鍍鎘高強度螺栓的延遲斷裂事件的發(fā)生，高強度材料的延遲斷裂問題逐漸受到各方的高度重視。

         高強度螺栓延遲斷裂的主要原因，是由于高強度螺栓屬于缺口件，且在使用過程中長期受力，螺紋根部易于發(fā)生應力集中，另一方面，螺栓生產(chǎn)過程中的鍍膜、酸洗、電鍍等處理工藝，以及服役環(huán)境中的腐蝕反應等均會引入氫向材料內(nèi)部的侵入。

延遲斷裂現(xiàn)象大體上可分為以下兩類：

   第一類主要是由于在長期暴露過程中發(fā)生腐蝕，腐蝕坑處腐蝕反應的氫侵入而引起的延遲斷裂。如橋梁等方面使用的螺栓，在潮濕空氣、雨水等環(huán)境中長期暴露而發(fā)生延遲斷裂。   

    第二類是酸洗、電鍍處理等制造過程中侵入鋼中的氫（內(nèi)氫）在應力作用下向應力集中處富集引起的延遲斷裂。如電鍍螺栓等在加載后，經(jīng)過幾個小時或幾天的較短時間后而發(fā)生延遲斷裂。

延遲斷裂的應對措施

   金屬材料的延遲斷裂行為是在材料、環(huán)境和應力三者共同作用下發(fā)生的，與材料的特性以及受力狀態(tài)、服役環(huán)境密切相關(guān)。

   提高材料自身抗氫性能是改善高強鋼延遲斷裂敏感性的根本措施。例如通過微合金化細化晶粒 尺寸，降低擴散氫在晶間的富集，通過工藝控制及添加合金元素等措施降低原奧氏體晶粒尺寸，同時減少晶界偏析，提高晶界結(jié)合強度等。

   同時，研究用戶使用技術(shù)對延遲斷裂的影響與規(guī)律，也是預防延遲斷裂的重要手段和措施。

   已有車廠和鋼廠聯(lián)合開展了汽車全生命周期中延遲斷裂影響因素研究，獲得了從鋼板制造、成形、焊接、涂裝、服役各加工制造環(huán)節(jié)中鋼板氫濃度及應力的變化情況，并針對各工序流程建立了延遲斷裂評價方法。

延遲斷裂的評價方法

   對材料延遲斷裂性能的評價方法有很多，但目前尚未形成統(tǒng)一的標準試驗方法。現(xiàn)有的試驗方法主要包括恒載荷延遲斷裂實驗法，恒應變延遲斷裂試驗，慢應變速率試驗，斷裂力學試驗法，汽車廠通常采用的評價方法包括U形彎曲試驗法，拉伸試驗法。

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