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弹簧应力腐蚀的影响因影

弹簧应力腐蚀的影响因影
  弹簧应力腐蚀的影响因影
  
  一、影响因素有许多因素影响着弹簧应力腐蚀破裂的过程,弄清它们的影响规律,对于弹簧应力腐蚀失效分析和预防弹簧应力腐蚀破裂的实践都是十分有意义的,下面简要介绍对几种主要影响因素的研究结论。
  
  1.强度的材料强度是对弹簧应力腐蚀破裂敏感性最有影响的参数。强度越高,弹簧应力腐蚀敏感性越大,K1和Kw越低,裂纹扩展速度越快。钢的弹簧应力腐蚀破袭倾向性随着do.2增高而剧烈曾加,但对于某些高强铝合金也有例外的情况。
  
  2.显微组织的影响
  
  显微组织对K。的影响也很明显,低合金绑在低温回火脆性范围内弹簧应力腐蚀开敏感性很高,而等温处理的材料则不然。
  
  对不同组织状态的20MnVB钢在0.1NH(I水溶液中延迟断裂行为的研究证明,其断裂抗力按下列顺序增加:淬火马氏体,马氏体基体的F/M双相组织、珠光体:铁素体、铁素体基体的F/M双相组织、等温贝氏体。
  
  低合金钢的原始奥氏体晶粒度对K影响不大,们晶粒尺寸对Cr-Ni不绣钢弹簧应力高蚀破裂的敏感性却有影响,昂粒尺寸越大,被断时间越短。
  
  晶粒取向对K1w.影响板大,尤其当品粒比较粗大时冲压成型的纤维状组织比再结晶的组织有更高的弹簧应力腐蚀敏感性。沿纤维状组织横向加载时的弹簧应力腐蚀破裂倾向性总比沿纵向加载时高。
  
  3.热处理的影响
  
  由于热处理可以改变钢的组织结构,通常对da/d/和Kee有强烈的影响。迄今为止,人们仍采用各种强韧化处理工艺来提高钠的弹簧应力腐蚀抗力。
  
  一般来说,下述热处理工艺方法可以提高材料的Ke.,提高回火温度,超高温淬火、亚温淬火、形变及形变热处理,这些工艺也可有效地降低da/dt,等温淬火虽然不能提高Kce,但却可使da/dt明显下降。上述工艺对Kie及da/dt影响因材料不同会有差异,这方面的研究成果较多,可资参考。
  
  4.合金元素的影响
  
  一般来说,凡能影响钢的屈服强度的合金元素及工艺都能显著影响其弹簧应力腐蚀敏感性。
  
  在低合金钢中,Cr,Mo,S,P,Co,Cu,Si对Kke几乎没有影响,C和Mn对Kuwe有害:一般在0.4%的碳含量以下,随着碳含量的增加,其弹簧应力腐蚀敏感性增加,见图8-29。对碳合量高于0.4%的钢还缺乏系统的研究。
  
  锰含量在30%以内,对钢的抗弹簧应力腐蚀性能都有影响,随锰含量的增加,Keo将降低。
  
  磷对高强度钢弹簧应力腐蚀性能的影响和碳的影响类似,见图8-30。
  
  Si能显著提高 Cr-Ni不锈钢在浓氯化物中特刻是在42%沸MgCl2中的抗弹簧应力腐蚀能力。多数实验表明,C却有利于提高C-Ni不锈钢的抗弹簧应力腐蚀性能。Mo能提高不锈钢耐H?SOa及醋酸等有机酸的弹簧应力腐蚀破裂能力。但是在高浓度氯化物中含少量Mo对防止弹簧应力腐蚀破裂却是不利的。Mn的加入一般是有害的,它将加速Cr-Ni不锈钢的弹簧应力腐蚀饭裂。
  
  一般认为N、P、S对Cr-Ni不锈销弹簧应力腐蚀被裂有不良影响。
  
  Cu在氯仁物中对Cr-Ni不锈钢弹簧应力腐蚀破裂无影响或影响不大。
  
  增加会金龙素Cr、Ni、Mo的含量,可以诚缓我的装纹烧述度。低合金钢中加i可以使裂纹扩展速度明显减缓。C和P对马氏体时效钢可能加速裂纹扩展。
  
  5.环境介质的影响
  
  对低合金钢而言,随肴环境由无氢到水溶液质到H2S的变化,其弹簧应力腐蚀破裂的敏感性不断增强,da/dt不断增加。
  
  介质温度是个很重要的影响因素,一般来说.随着温度的升高,材料的弹簧应力腐蚀性加强,Cr-Ni不锈钢在热水和高温水中弹簧应力腐蚀敏感性增加,但许多研究证明对不同的材料都有在一个最易产生弹簧应力腐蚀现象的温度范固,如Cr-Ni不绣钢约为180~280℃,奥氏体不锈钢氢脆多发生在50~300℃范围内,低碳钢在溶液温度接近于沸点时,最容易产生碱脆破裂,微碱性高温高压水引起的碱脆被裂,通常发生在150~300℃温度范围内。
  
  介质浓度对弹簧应力腐蚀的影响是显著的。一般来说,碱的浓度越高,低碳钢的碱脆越易发生,只有当碱浓度大于5%~15%时,才能发生碱跳破裂,当碱浓度达到50%时,碱脆的敏感性将大大增加。钛合金在盐酸中Ke阅HCl浓度增加而不断下降。
  
  电极电位、化学介质种类、溶液的pH值等也都是对材料的弹簧应力腐蚀敏感性有重要影响的因素。一般来说,不同的金属在不同的环境条件下,都存在一个较易发生弹簧应力腐蚀的电位范围。。例如,低碳销在25C35%NaOH溶液中的破袋电泣范围约为-l.1~0.9V,而低碳钢的硝盐破裂电市大约在-300~+l300mV之间,通常情况下,电吸电位约在-0.5V~-0.9v时,多数高强锅的弹簧应力腐蚀敏感性较小,而且不管是阳极极化还是阴极枚化,都将加速高强钢环境氢脆型的破裂过程,因此,阴极保护对高强钢不适用。对奥长体不锈钢存在一个临界破裂电位,如其在沟腾的42%MgC12溶液中临界破裂电位约为-0.130V(SHE)。电位对于钛合金在含有Cl-,Rr”,-水溶液中的弹簧应力腐蚀破裂起重要的作用。在含Cl-和含Br-约水溶液中,Ti-2A1-1Mo-lV的敏感电位约为-500mV到600mV,而在含I-的水溶液中0mV以l是最敏感的电位。
  
  一般认为,随着溶液pH值增加,钢的弹簧应力腐蚀破裂敏感仁降低。当溶液纸pH值<4-5(酸性)时,pH值越小,越容易发生弹簧应力腐蚀破裂。在pH值较大,碱性较强的情况下,可以减缓,甚至防止弹簧应力腐蚀破裂,而当pH值在3-10的中间范围时,对弹簧应力腐蚀的敏感性不大。对于Cr-Ni不锈钢,pH较低时,仅产生一般腐蚀,而当pH值为6~7时,18-8Cr-Ni不锈钢才对弹簧应力腐蚀最敏感,6.表面状态的影响钢的表面处理方法不同,表面状态不一样,其弹簧应力蚀敏感性亦不相同。
  
  一般认为不锈钢在沸Me(l?中普通机械抛光较真空退火和电解抛光弹簧应力腐蚀破裂敏感性大。不同的机械抛光方法,表面粗糙度不同,其弹簧应力腐蚀破裂倾向生也有很大差别。表面粗糙将增大应为腐蚀的倾向性。表面强变和硬度越高,钢的延迟破裂倾向性越大,采用产牛压弹簧应力的热处理或喷丸、喷砂、锤打、辗出等办法可以减少弹簧应力腐蚀破裂的倾向性,化学热处理(如渗N)或镀层边可以引入压弹簧应力、产生同样效果。
  
  7.缺口弹簧应力集中程度的影响
  
  对于螺检等结构零件,缺口的弹簧应力集中程度识显地影响其抗弹簧应力腐蚀的能力。随着缺口曲率半径的增大,Kw急剧增高。
  
  表8-4所示为0~1568MPa的30CrMnSiNi2A钢恒位移试举(B=20mm,a/w=0.3)不同曲率半径条件下的K1ee值。表8-5为不同缺口曲率半径的WOL恒位移试样在水中测定的K1e值,式(8-1)为超高强度钢30CrMnSi2A缺口试样在水个质中测定的Ke,实验结哭。
  
  以上结果都表明了缺口弹簧应力集中程度对弹簧应力蚀抗力的高度灵敏性。

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