按照氫脆敏感性與應變速率的關系,可以將氫致開裂分為兩大類。
1. 第一類氫脆
氫脆的敏感性隨應變速率的增加而增加,即材料加載前內部已存在某種裂紋源,加載后在應力作用下加快了裂紋的形成與擴展。第一類氫脆包括三種形式:①. 氫腐蝕,由于氫在高溫高壓下與金屬中第二相(夾雜物和合金添加物)發生化學反應,生成高壓氣體(如CH4、SiH4)引起材料脫碳、內裂紋和鼓泡的現象;②. 氫鼓泡,過飽和的氫原子在缺陷位置(如夾雜)析出,形成氫分子,在局部造成很高的氫壓,引起表面鼓泡或內部裂紋的現象;③. 氫化物型氫脆,氫與IVB和VB族金屬有較大的親和力,氫含量較高時容易產生脆性的氫化物相,并在隨后受力時成為裂紋源,引起脆斷。
上述三種情況將(jiang)造成金(jin)屬(shu)(shu)永(yong)久損(sun)傷(shang),使材料塑性或強(qiang)度(du)降低,即使從金(jin)屬(shu)(shu)中除氫損(sun)傷(shang)也不能(neng)消除,塑性或強(qiang)度(du)也不能(neng)恢復(fu),故(gu)稱為不可逆氫脆(cui)。
2. 第(di)二類(lei)氫脆
氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)的(de)(de)(de)(de)敏感性(xing)(xing)(xing)隨應(ying)(ying)(ying)變(bian)速率增加而(er)降低,即(ji)材料(liao)在(zai)(zai)(zai)加載(zai)前并不(bu)存在(zai)(zai)(zai)裂(lie)紋(wen)源(yuan),加載(zai)后在(zai)(zai)(zai)應(ying)(ying)(ying)力(li)和氫(qing)(qing)(qing)的(de)(de)(de)(de)交互作(zuo)(zuo)用(yong)下逐(zhu)漸形(xing)(xing)(xing)成裂(lie)紋(wen)源(yuan),最(zui)終(zhong)導致脆(cui)性(xing)(xing)(xing)斷(duan)裂(lie)。第(di)二類氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)包括兩種(zhong)形(xing)(xing)(xing)式:一(yi)是(shi)應(ying)(ying)(ying)力(li)誘(you)發(fa)氫(qing)(qing)(qing)化(hua)物(wu)型氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)。在(zai)(zai)(zai)能(neng)夠形(xing)(xing)(xing)成脆(cui)性(xing)(xing)(xing)氫(qing)(qing)(qing)化(hua)物(wu)的(de)(de)(de)(de)金(jin)屬中(zhong),當氫(qing)(qing)(qing)含(han)量(liang)較低或氫(qing)(qing)(qing)在(zai)(zai)(zai)固溶(rong)體中(zhong)的(de)(de)(de)(de)過飽(bao)和度較低時(shi),尚不(bu)能(neng)自(zi)發(fa)形(xing)(xing)(xing)成氫(qing)(qing)(qing)化(hua)物(wu);而(er)在(zai)(zai)(zai)應(ying)(ying)(ying)力(li)作(zuo)(zuo)用(yong)下,氫(qing)(qing)(qing)會(hui)向(xiang)應(ying)(ying)(ying)力(li)集中(zhong)處富集,當氫(qing)(qing)(qing)濃度超過臨界值時(shi)就會(hui)沉淀出氫(qing)(qing)(qing)化(hua)物(wu)。這(zhe)種(zhong)應(ying)(ying)(ying)力(li)誘(you)發(fa)的(de)(de)(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)化(hua)物(wu)相變(bian)只在(zai)(zai)(zai)較低的(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)(ying)變(bian)速率下出現,并由此導致脆(cui)性(xing)(xing)(xing)斷(duan)裂(lie),一(yi)旦出現氫(qing)(qing)(qing)化(hua)物(wu),即(ji)使卸(xie)載(zai)除氫(qing)(qing)(qing),靜止(zhi)一(yi)段時(shi)間后再高(gao)速變(bian)形(xing)(xing)(xing),塑(su)性(xing)(xing)(xing)也(ye)不(bu)能(neng)恢(hui)復,故也(ye)是(shi)不(bu)可(ke)逆(ni)氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)。二是(shi)可(ke)逆(ni)氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)。是(shi)指含(han)氫(qing)(qing)(qing)金(jin)屬在(zai)(zai)(zai)高(gao)速變(bian)形(xing)(xing)(xing)時(shi)并不(bu)顯示脆(cui)性(xing)(xing)(xing),而(er)在(zai)(zai)(zai)緩慢變(bian)形(xing)(xing)(xing)時(shi)由于氫(qing)(qing)(qing)逐(zhu)漸向(xiang)應(ying)(ying)(ying)力(li)集中(zhong)處富集,在(zai)(zai)(zai)應(ying)(ying)(ying)力(li)與氫(qing)(qing)(qing)交互作(zuo)(zuo)用(yong)下裂(lie)紋(wen)形(xing)(xing)(xing)核、擴展,最(zui)終(zhong)導致脆(cui)性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)斷(duan)裂(lie),在(zai)(zai)(zai)未(wei)形(xing)(xing)(xing)成裂(lie)紋(wen)前去(qu)除載(zai)荷,靜置(zhi)一(yi)段時(shi)間后高(gao)速變(bian)形(xing)(xing)(xing),材料(liao)的(de)(de)(de)(de)塑(su)性(xing)(xing)(xing)可(ke)以得到恢(hui)復,即(ji)應(ying)(ying)(ying)力(li)去(qu)除后脆(cui)性(xing)(xing)(xing)消失(shi),因此稱為可(ke)逆(ni)氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)。由內氫(qing)(qing)(qing)引起的(de)(de)(de)(de)稱可(ke)逆(ni)內氫(qing)(qing)(qing)脆(cui),由外氫(qing)(qing)(qing)引起的(de)(de)(de)(de)稱環(huan)境氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)。通常所說(shuo)的(de)(de)(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)主要(yao)指可(ke)逆(ni)氫(qing)(qing)(qing)脆(cui),是(shi)氫(qing)(qing)(qing)致開裂(lie)中(zhong)最(zui)主要(yao)、最(zui)危險的(de)(de)(de)(de)破壞形(xing)(xing)(xing)式。