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(san)種(zhong)情(qing)況將造成金屬永久(jiu)損傷,使(shi)材(cai)料塑(su)性或強(qiang)度(du)降(jiang)低,即使(shi)從金屬中(zhong)除(chu)氫(qing)(qing)損傷也(ye)不能(neng)(neng)消除(chu),塑(su)性或強(qiang)度(du)也(ye)不能(neng)(neng)恢復,故稱為(wei)不可逆氫(qing)(qing)脆。
2. 第二類氫脆
氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui)的(de)(de)敏感(gan)性(xing)(xing)隨應(ying)(ying)變(bian)(bian)速率(lv)增加(jia)(jia)而降低(di),即(ji)材料(liao)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)加(jia)(jia)載前并(bing)不存在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)裂(lie)(lie)(lie)紋源,加(jia)(jia)載后在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)和氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)的(de)(de)交(jiao)互作用(yong)(yong)下(xia)(xia)逐(zhu)漸形(xing)(xing)成(cheng)裂(lie)(lie)(lie)紋源,最終導致(zhi)脆(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)斷裂(lie)(lie)(lie)。第二(er)類(lei)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui)包(bao)括兩種形(xing)(xing)式(shi):一(yi)是應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)誘發氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)化(hua)物(wu)型氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui)。在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)能夠形(xing)(xing)成(cheng)脆(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)化(hua)物(wu)的(de)(de)金屬中,當(dang)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)含(han)量較低(di)或(huo)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)固(gu)溶體中的(de)(de)過飽和度較低(di)時(shi),尚不能自發形(xing)(xing)成(cheng)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)化(hua)物(wu);而在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)作用(yong)(yong)下(xia)(xia),氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)會向(xiang)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)集(ji)中處富(fu)集(ji),當(dang)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)濃(nong)度超過臨界值時(shi)就(jiu)會沉淀(dian)出氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)化(hua)物(wu)。這種應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)誘發的(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)化(hua)物(wu)相變(bian)(bian)只在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)較低(di)的(de)(de)應(ying)(ying)變(bian)(bian)速率(lv)下(xia)(xia)出現,并(bing)由此(ci)導致(zhi)脆(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)斷裂(lie)(lie)(lie),一(yi)旦(dan)出現氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)化(hua)物(wu),即(ji)使卸載除氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing),靜(jing)止一(yi)段時(shi)間后再(zai)高速變(bian)(bian)形(xing)(xing),塑性(xing)(xing)也(ye)不能恢復,故也(ye)是不可(ke)(ke)逆(ni)(ni)(ni)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui)。二(er)是可(ke)(ke)逆(ni)(ni)(ni)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui)。是指(zhi)含(han)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)金屬在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)高速變(bian)(bian)形(xing)(xing)時(shi)并(bing)不顯示(shi)脆(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing),而在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)緩慢(man)變(bian)(bian)形(xing)(xing)時(shi)由于氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)逐(zhu)漸向(xiang)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)集(ji)中處富(fu)集(ji),在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)與氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)交(jiao)互作用(yong)(yong)下(xia)(xia)裂(lie)(lie)(lie)紋形(xing)(xing)核、擴展,最終導致(zhi)脆(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)的(de)(de)斷裂(lie)(lie)(lie),在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)未形(xing)(xing)成(cheng)裂(lie)(lie)(lie)紋前去(qu)除載荷,靜(jing)置(zhi)一(yi)段時(shi)間后高速變(bian)(bian)形(xing)(xing),材料(liao)的(de)(de)塑性(xing)(xing)可(ke)(ke)以得(de)到恢復,即(ji)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)去(qu)除后脆(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)消失,因此(ci)稱(cheng)為可(ke)(ke)逆(ni)(ni)(ni)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui)。由內氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)引(yin)起的(de)(de)稱(cheng)可(ke)(ke)逆(ni)(ni)(ni)內氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui),由外氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)引(yin)起的(de)(de)稱(cheng)環境氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui)。通(tong)常所說的(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui)主要(yao)指(zhi)可(ke)(ke)逆(ni)(ni)(ni)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui),是氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)致(zhi)開(kai)裂(lie)(lie)(lie)中最主要(yao)、最危險的(de)(de)破壞形(xing)(xing)式(shi)。