40Cr钢应力腐蚀电化学测量

论文摘要

本文采用慢应变速率拉伸试验方法研究40Cr钢的应力腐蚀情况,通过慢应变速率拉伸试验方法,测试了40Cr钢在甘油、海水以及酸性海水溶液中的断裂行为,根据其应力-应变曲线、敏感性参数的对比研究,并利用环境扫描电镜（ESEM）对不同介质中40Cr拉伸试样的断口观察,结果表明:40Cr钢在海水中没有明显的应力腐蚀倾向,在酸性海水溶液中40Cr钢应力腐蚀敏感性较大。通过不同拉伸速率下应变曲线及相能参数的比较确定合适的拉伸速率为1.4×10-6 s-1;不同极化电位下的拉伸试样的断裂特征可以判断酸性海水中40Cr钢的应力腐蚀机理为“氢脆”型。采用阻抗谱测量方法对40Cr钢在酸性海水溶液中的应力腐蚀断裂行为进研究,阻抗测量同时在两个不同的试样间进行:通过慢拉伸加载应力的试样与未加载任何应力的试样,对阻抗谱的分析确定了在40Cr钢在酸性海水溶液中试样裂纹出现、发展及断裂的时间,通过新的方法解析阻抗得出氢脆型应力腐蚀开裂过程中裂纹的形成和发展与阻抗的对应关系,证明了Bosch模型不仅适用于有钝化膜的体系同样适用于无钝化膜形成的氢脆型应力腐蚀开裂体系,确定了在该体系中应力腐蚀裂纹的形成规律遵循“PDG”理论。本文考虑用点蚀向纵深发展来代替预裂纹的预制,从而获得应力腐蚀开裂过程中电化学特征信号。通过对不同的钝化体系进行比较,从经济效益和环境效益方面综合考虑,选择碳酸氢钠做为40Cr钢的钝化剂,不同实验条件下动电位扫面结果显示,在其点蚀破裂电位的基础上施加阴极极化可控制蚀点的发展;同时研究发现氯离子的作用可使40Cr钢的点蚀破裂电位降低。40Cr钢和35CrMnSi钢均为合金结构钢,同属螺栓用高强钢,本文使用慢拉伸速率试验方法对40Cr钢与35CrMnSi钢应力腐蚀敏感性进行比较,结果表明同种材料,35CrMnSi钢经过不同地热处理工艺,导致其应力腐蚀敏感性存在很大的差异,A51钢在海水中易发生应力腐蚀,D44钢不易发生应力腐蚀;虽同为螺栓用高强钢,40Cr钢在海水中不存在应力腐蚀敏感性, 35CrMnSi钢（A51钢）在海水中有明显的应力腐蚀敏感性。断口形貌观察表明A51钢在海水中呈现沿晶的脆性断裂特征。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1. 绪论
• 1.1 概论
• 1.2 应力腐蚀开裂特征
• 1.3 应力腐蚀开裂介质体系
• 1.4 应力腐蚀开裂机理
• 1.4.1 阳极溶解机理
• 1.4.2 氢致开裂机理
• 1.4.3 其它应力腐蚀理论
• 1.5 应力腐蚀开裂的预测与防护
• 1.5.1 降低或消除应力
• 1.5.2 该进设计结构及焊接形式
• 1.5.3 改变材料
• 1.5.4 控制应力腐蚀开裂的电化学方法
• 1.5.5 添加缓蚀剂
• 1.6 应力腐蚀试验方法
• 1.6.1 力学方法
• 1.6.2 物理方法
• 1.6.3 电化学方法
• 2. 研究方案及实验设计
• 2.1 研究思路及研究内容
• 2.2 实验
• 2.2.1 试验材料
• 2.2.2 试验介质
• 2.2.3 试验方法及试验仪器
• 2.2.4 断口形貌观察
• 3. 40Cr 钢应力腐蚀敏感体系及腐蚀机理的确定
• 3.1 引言
• 3.2 研究材料及实验方法
• 3.3 试验结果
• 3.3.1 40Cr 钢应力腐蚀敏感体系的确定
• 3.3.2 慢应变伸速率的选择
• 3.3.3 40Cr 钢在酸性海水体系中的腐蚀机理
• 3.4 小结
• 4 电化学阻抗谱测定40Cr 钢应力腐蚀开裂
• 4.1 引言
• 4.2 Bosch 几何模型
• 4.3 实验
• 4.3.1 阻抗测量
• 4.3.2 试验方法
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 阻抗分析
• 4.4.2 外观形貌观察
• 4.5 结论
• 5 40Cr 钢点蚀制造及其控制
• 5.1 引言
• 5.2 实验
• 5.2.1 研究材料
• 5.2.2 试验方法
• 5.3 试验结果
• 5.3.1 钝化剂的选择及点蚀破裂电位的确定
• 5.3.2 Cl-对点蚀破裂电位的影响
• 5.4 结论
• 6 高强螺栓用材料应力腐蚀敏感性比较
• 6.1 引言
• 6.2 实验
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 应力－应变曲线及性能参数
• 6.3.2 断口形貌观察
• 6.4 结论
• 7 结论
• 参考文献
• 硕士期间发表论文情况
• 致谢