电化学诱导退火过程中的氢及其作用

论文摘要

电化学诱导退火（Electrochemically Induced Annealing, EIA）是最近在亚稳奥氏体不锈钢中新发现的相变行为,已经发现电化学诱导退火处理可以提高不锈钢的耐腐蚀性,但其机理尚无明确的解释。本文用排油集气、XRD、硬度分析等方法,研究证实了电化学诱导退火中确实有氢向钢中扩散并累积的过程,并且发现电化学诱导退火处理后脱氢对马氏体相变和硬度的影响均不大,不会降低电化学诱导退火处理的效果;电化学诱导退火处理后加热时氢可同时向内部和外部扩散,但影响深度限于100μm以内的浅表层,因此不会引起氢脆。为将电化学诱导退火处理用于防止不锈钢腐蚀提供了依据。用显微硬度分布法按一维非稳态扩散模型计算出在80℃下的电化学诱导退火处理中氢的扩散系数D=0.43×10-13m2s-1。该结果与理论推测的相符,也与用其他方法测得的充氢的扩散系数一致,表明该方法可以用于电化学诱导退火处理的氢扩散系数测定。还研究了处理介质的初始pH值和脉冲宽度等因素对电化学诱导退火的影响,结果表明:当处理介质的初始pH值在8～13范围内时,pH变化对电化学诱导退火处理影响很小。阴极时间固定为280s,阳极时间为10s～350s的电化学诱导退火处理都可以使不锈钢表面马氏体明显减少。但是阳极时间小于20s的试样马氏体减少可能是马氏体优先腐蚀的结果。而阴极时间固定280s,阳极时间大于等于60s的试样马氏体减少主要是电化学诱导退火处理的结果。

论文目录

• 第一章 文献综述
• 1.1 选题意义
• 1.2 氢原子进入金属的过程
• 1.2.1 分子氢进入金属
• 1.2.2 阴极充氢时氢的进入
• 1.2.3 氢在金属中的溶解度
• 1.2.3.1 氢在不锈钢中的溶解度
• 1.2.3.2 影响氢溶解度的因素
• 1.3 氢在金属中的扩散
• 1.3.1 氢在金属中的扩散机制
• 1.3.1.1 正常扩散
• 1.3.1.2 异常扩散
• 1.3.2 氢在金属中的扩散系数
• 1.3.2.1 氢的扩散系数的测量方法
• 1.3.2.2 氢的扩散系数
• 1.3.2.1 影响扩散系数的因素
• 1.4 氢对材料性能的影响
• 1.4.1 氢对晶格常数的影响
• 1.4.2 氢对金属硬度的影响
• 1.4.3 氢对电阻的影响
• 1.4.4 充氢产生的内应力
• 1.4.5 充氢对奥氏体不锈钢耐蚀性的影响
• 1.5 氢致马氏体相变
• 1.6 本文的主要研究内容
• 第二章 试验部分
• 2.1 试验材料、路线及分析方法
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 试验路线
• 2.1.3 分析方法
• 2.2 试验过程
• 2.2.1 试样的制备
• 2.2.1.1 马氏体相变的诱发
• 2.2.2 电化学诱导退火处理
• 2.2.2.1 脉冲电路的连接
• 2.2.2.2 电化学诱导退火处理
• 2.2.3 排油集气法收集试样中的氢气
• 2.2.4 显微硬度分布曲线的测定
• 2.3 试验内容
• 2.3.1 电化学诱导退火处理过程中氢的研究
• 2.3.2 计算氢的扩散系数
• 2.3.3 处理介质初始pH值对电化学诱导退火的影响
• 2.3.4 脉冲宽度对电化学诱导退火的影响
• 第三章 电化学诱导退火处理过程中氢对相变和硬度的影响
• 3.1 电化学诱导退火后不锈钢中氢的存在
• 3.2 不锈钢每个晶胞中的氢原子个数
• 3.3 电化学诱导退火后脱氢对马氏体相变的影响
• 3.4 电化学诱导退火后脱氢对硬度的影响
• 3.5 小结
• 第四章 氢的扩散系数的测定
• 4.1 电化学诱导退火过程中氢的扩散系数
• 4.2 阴极充氢过程中氢的扩散系数
• 4.3 计算方法可靠性讨论
• 4.4 小结
• 第五章 处理介质pH值和脉冲宽度对电化学诱导退火的影响
• 5.1 处理介质初始pH值对电化学诱导退火的影响
• 5.2 脉冲宽度对电化学诱导退火的影响
• 5.3 小结
• 第六章 总结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢