Page 18 - 理化检验-物理分册2025年第二期
P. 18
刘翠翠，等：表面处理后去氢间隔时间对材料性能的影响
体积小、质量轻，可通过加热升温的方式去除，以达 1.2 试验方法
到消除氢脆的目的。常见的表面处理中，如电镀、酸 试样经过发黑和磷化表面处理，放置时间分别
洗过程中进入金属的氢原子就属于该种类型 [10] 。不 为1，2，3，4，5 h，在相同的去氢条件下对试样进行
可逆氢是指进入金属中的氢原子在夹杂物界面复合 去氢处理，去氢温度为190 ℃， 去氢时间为3 h。另加
形成氢分子，或与钢中的碳元素发生甲烷化反应，生 工一组不去氢处理的试样，共计6组。
成新的化合物，这些氢会重新聚集鼓泡，氢鼓泡为不 按照GB/T 228.1—2021 《金属材料 拉伸试验
可逆，无法通过加热的方式去除 [11] 。关于消除氢脆现 第1部分：室温试验方法》，采用电子万能试验机进行
象的研究较多，但多数集中在去氢工艺，对去氢后的 拉伸试验。按照GB/T 229—2020 《金属材料 夏比
效果，如氢含量变化等的研究较少。 摆锤冲击试验方法》，采用摆锤式冲击试验机进行冲
笔者对金属材料进行发黑和磷化表面处理，然 击试验。按照GB/T 223.82—2018《钢铁 氢含量的
后采用不同的去氢工艺处理材料，对材料去氢后的 测定 惰性气体熔融-热导或红外法》，采用氧氮氢分
各项性能进行分析，结果可为金属材料中可逆氢的 析仪测定试样中的氢含量。按照GB/T 231.1—2018
去除工艺提供参考。 《金属材料 布氏硬度试验方法 第1部分： 试验方法》，
1 试样制备与试验方法 采用布氏硬度计进行硬度测试。将试样磨制、抛光
后，用4%(体积分数)的硝酸乙醇溶液腐蚀，利用光
1.1 试样制备
学显微镜观察试样的显微组织。用乙醇溶液反复清
试验材料为 42CrMo合金钢，热处理方式为淬
火回火，硬度为 353~381 HB。拉伸试样的结构如 洗冲击试样的断口，利用扫描电镜(SEM)观察断口
的微观形貌。
图 1 所示。冲击试样的尺寸（长度×宽度×高度）
为 10 mm ×10 mm ×55 mm，U 型缺口，深度为 2 试验结果
2 mm，底部曲率半径为1 mm。圆柱形试样的直径
2.1 金相检验
为20 mm，高度为20 mm。
未进行表面处理、发黑后间隔1 h去氢和发黑后
不去氢试样的显微组织形貌如图2所示。 由图2可知：
3个试样的显微组织均为回火索氏体，说明发黑处理
1 h后去氢处理过程未能达到相变条件，对材料的组
织几乎不产生影响。
2.2 拉伸试验
表面处理后去氢和不去氢试样的抗拉强度测
图 1 拉伸试样的结构示意 试结果如表 1 所示。由表 1 可知： 经发黑和磷化两
图 2 未进行表面处理、发黑后间隔 1 h 去氢和发黑后不去氢试样的显微组织形貌
种表面处理后，随着去氢间隔时间的延长，材料 填充，使材料的抗拉强度降低。
的抗拉强度均呈降低趋势。说明表面处理后，去 表面处理后去氢和不去氢试样的断后伸长率
氢间隔时间越长，氢原子向金属材料内部扩散和 测试结果如表2所示。由表2可知：经发黑和磷化两
富集深度越深，材料组织缺陷处富集的氢原子增 种表面处理后，随着去氢间隔时间的延长，材料的断
多，金属材料内部相界被原子半径很小的氢原子 后伸长率均呈降低趋势，且数值较为接近；去氢间隔
2
