酸洗过程中氢脆的形成

参考文献：庞兆夫,李文竹,黄磊.钢丝酸洗中氢脆的形成及预防措施[J].鞍钢技术,2008(6):25-28,32进行阴极酸洗，金属作为阴极时，电解液中的H+得电子变成活性氢原子，氢原子一部分结合成H2逸出，一部分以氢原子状态向金属内部扩散，当氢原子进入金属点阵时会发生几种有关的现象:首先,氢元素能够扩散到空隙等开放体积区域,氢在那里重新结合形成氢气。H2分子比氢原子的扩散率低得多,因此被捕陷在空隙中导致局部内拉伸应力增大。然后,在一定的应力作用下(外载荷作用产生的附加应力或钢中存在的残余应力),在局部的应力集中区产生滑移和塑性形，进而产生微裂纹核。当然,这种微裂纹核可能由冷、热加工所引起而早存在于内部。例如,在一已有裂纹前沿的三向应力区内,由于位错的塞积而产生微裂纹核。这些微裂纹核如果没有氢的进一步作用,一般是不会扩展的。但当钢中溶入一定量的氢气,氢原子向微裂纹中扩散,并在微裂纹中结合氢分子,对壁面产生高压力,由捕获气体产生的内压力能够达到1MPa,促使微裂纹长大。最后许多微裂纹互相合并,并与原有裂纹连接。于是裂纹向前扩展,这样不断地循环,裂纹继续不断地向前扩展,直到剩余的有效截面小到不能支撑外载荷时,即产生瞬时破坏。这就是氢脆的位错假设学说。氢原子很小,和碳原子一样会在晶格缺陷处偏聚,如晶界、相界,降低晶界的表面能,脆化晶界,甚至在晶界上形成微裂纹,并提供裂缝通道。因此,一般认为氢脆是由于氢优先渗入晶界而削弱了晶界,或者渗入钢中的氢在晶界聚集造成巨大的内应力而削弱了晶界的结果，这就是晶界假设学说。不论哪一种学说,都集中在氢原子的渗入、扩散、应力三者之间的关系上。