Page 69 - 理化检验-物理分册2023年第十二期

李学军, 等: 核级泵用马氏体不锈钢螺柱断裂原因

图2 断裂螺柱显微组织形貌
对偏析带和基体分别进行能谱分析, 结果如图
4所示。由图4可知: 成分偏析区域除 C 元素含量
明显比基体高, 其他主元素含量与基体相当。
将断裂螺柱断口试样置于扫描电镜下观察, 结
果如图5 , 6所示。由图5可知: 断口整体较为平整,
没有明显的塑性变形, 整个断口呈放射状脆断形貌
特征, 可明显分为起裂区、 裂纹扩展区和终断区, 断
口起裂位置为螺柱心部, 并由心部向四周放射状扩

图3 断裂螺柱成分偏析区域SEM 形貌 展, 起裂区呈典型的沿晶特征, 晶面伴有爪状纹。

图4 偏析区域及基体的SEM 形貌和能谱分析结果
由图6可知: 断口扩展区以沿晶断裂为主, 并有 但放置一段时间后才出现断裂现象, 具备典型延时
少量韧窝; 终断区呈韧窝个别撕裂特征, 面积非常 断裂的特征 [ 1-3 ] 。该批螺柱在制造阶段要经过酸洗,
小, 该断口呈典型的脆性断裂特征。 从而引入大量氢, 后期除氢不完全导致较多的氢滞
留在螺柱内 [ 4 ] 。化学成分分析结果表明: 发生断裂
2 综合分析
螺柱中氢元素的质量分数较高, 达到 0.00046% 。
断裂螺柱材料为 X6CrNiCu17-04 沉淀硬化马 大量氢原子会向缺陷多的应力集中部位扩散并聚
氏体不锈钢, 金相检验结果表明其组织主要为马氏 集, 使缺陷处氢元素含量增大, 大量氢原子形成更为
体, 马氏体中滑移系较少, 相比于其他组织, 其对氢 稳定的氢分子, 而氢分子的比容很大, 故体积膨胀造
脆更为敏感。该螺柱在安装过程中并未发生断裂, 成巨大的内应力, 材料的断裂应力下降, 应力集中部
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