Page 26 - 理化检验-物理分册2022年第五期

王德宝, 等: 重型 H 型钢拉伸性能异常原因

观察到在中心区域存在细小夹杂物, 能谱分析结果
表明, 其主要成分为钙的复合夹杂物( 见图 9 , 10 )。
由断口微观形貌可知, 拉伸过程中银白色斑点区域
由于基体脆化和第二相的作用而萌生裂纹, 并发生
扩展直至断裂, 属于氢致脆性断裂 [ 7-8 ] 。
1.5 去氢退火试验
为了进一步验证试样的氢脆行为, 对同一批拉伸
试样进行去氢退火处理, 温度为 500 ℃ , 保温时间为

4h , 然后 随 炉 缓 慢 冷 却。经 定 氢 仪 测 定 氢 含 量 为
图 8 断口韧窝 SEM 形貌
4m gk g 较退火前氢含量( 10m gk g 大幅度降低。
/ )
/ ,

图 9 纵向拉伸断口银白色斑点区域能谱分析位置及能谱图

图 10 Z 向拉伸断口银白色斑点区域能谱分析位置及能谱图
试样去氢退火前后力学性能如表3所示, 可见试样 2 综合分析
经过去氢退火后, 其塑性明显提高, 但是强度提高较少。
大量试验结果表明, 去氢退火后试样强度和塑性的均匀 重型 H 型钢在冶炼、 轧制过程中不可避免地会
性也明显提高。经去氢退火后试样断口形貌如图11所 受到来自大气中水蒸气、 矿石或合金中水分以及废
示, 此时断口微观表面已无银白色斑点, 全部为大小均匀 钢中铁锈的氢侵入 [ 9 ] 。氢在钢中的破坏机理是: 由
分布的韧窝, 表明试样断裂断质为韧性断裂。 于氢在液态钢水中的溶解度远高于其在固态金属中
表 3 试样去氢退火前后力学性能 的溶解度, 因此重型 H 型钢在冶炼过程中, 液态金
拉伸 屈服 抗拉 断后 断面 属中的氢在凝固时来不及逸出而残留在金属中, 造
热处理
方向 强度 / MPa 强度 / MPa 伸长率 / % 收缩率 / % 成氢在材料中不断扩散并聚集, 当局部聚集达到一
去氢 纵向拉伸 417 595 22 — 定含量时, 会造成白点、 氢鼓泡等现象。氢在钢中局
退火前 部聚 集 使 材 料 脆 化、 承 载 能 力 下 降 以 及 塑 性 降
Z 向拉伸 351 574 — 33
去氢 纵向拉伸 422 602 28 — 低 [ 10 ] 。由于重型 H 型钢翼缘和腹板厚度较大, 分

退火后 别为 67.6 , 42mm , 因此氢更加不易扩散和逸出, 从
Z 向拉伸 359 582 — 49
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