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(lei)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。
上述三種情況將造成金(jin)屬(shu)永久損傷(shang),使材料塑(su)性或(huo)強(qiang)度降(jiang)低,即使從(cong)金(jin)屬(shu)中除(chu)(chu)氫損傷(shang)也不(bu)能消除(chu)(chu),塑(su)性或(huo)強(qiang)度也不(bu)能恢復,故稱(cheng)為不(bu)可逆氫脆。
2. 第二類氫脆(cui)
氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui)(cui)的(de)(de)敏(min)感(gan)性隨應(ying)(ying)變(bian)速(su)率(lv)增加而降低,即(ji)材料在(zai)(zai)加載(zai)前(qian)并(bing)(bing)不(bu)存(cun)在(zai)(zai)裂(lie)(lie)紋源,加載(zai)后(hou)(hou)在(zai)(zai)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)和氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)的(de)(de)交(jiao)互作用下(xia)逐漸形(xing)成(cheng)(cheng)裂(lie)(lie)紋源,最(zui)(zui)終(zhong)導致(zhi)脆(cui)(cui)(cui)(cui)性斷裂(lie)(lie)。第二(er)類氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui)(cui)包括兩種形(xing)式:一(yi)是應(ying)(ying)力(li)(li)(li)誘(you)(you)發氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)化物(wu)型(xing)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui)(cui)。在(zai)(zai)能(neng)夠形(xing)成(cheng)(cheng)脆(cui)(cui)(cui)(cui)性氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)化物(wu)的(de)(de)金(jin)屬(shu)中(zhong)(zhong),當(dang)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)含量較(jiao)低或氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)在(zai)(zai)固溶體中(zhong)(zhong)的(de)(de)過飽和度較(jiao)低時(shi)(shi),尚不(bu)能(neng)自發形(xing)成(cheng)(cheng)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)化物(wu);而在(zai)(zai)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)作用下(xia),氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)會向應(ying)(ying)力(li)(li)(li)集(ji)中(zhong)(zhong)處富集(ji),當(dang)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)濃度超(chao)過臨界值時(shi)(shi)就會沉淀出氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)化物(wu)。這種應(ying)(ying)力(li)(li)(li)誘(you)(you)發的(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)化物(wu)相變(bian)只在(zai)(zai)較(jiao)低的(de)(de)應(ying)(ying)變(bian)速(su)率(lv)下(xia)出現,并(bing)(bing)由(you)(you)此導致(zhi)脆(cui)(cui)(cui)(cui)性斷裂(lie)(lie),一(yi)旦出現氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)化物(wu),即(ji)使卸載(zai)除氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing),靜(jing)止一(yi)段(duan)時(shi)(shi)間(jian)后(hou)(hou)再高速(su)變(bian)形(xing),塑性也不(bu)能(neng)恢復,故(gu)也是不(bu)可(ke)逆(ni)(ni)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui)(cui)。二(er)是可(ke)逆(ni)(ni)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui)(cui)。是指含氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)金(jin)屬(shu)在(zai)(zai)高速(su)變(bian)形(xing)時(shi)(shi)并(bing)(bing)不(bu)顯示脆(cui)(cui)(cui)(cui)性,而在(zai)(zai)緩慢變(bian)形(xing)時(shi)(shi)由(you)(you)于氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)逐漸向應(ying)(ying)力(li)(li)(li)集(ji)中(zhong)(zhong)處富集(ji),在(zai)(zai)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)與氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)交(jiao)互作用下(xia)裂(lie)(lie)紋形(xing)核、擴(kuo)展,最(zui)(zui)終(zhong)導致(zhi)脆(cui)(cui)(cui)(cui)性的(de)(de)斷裂(lie)(lie),在(zai)(zai)未形(xing)成(cheng)(cheng)裂(lie)(lie)紋前(qian)去(qu)除載(zai)荷(he),靜(jing)置一(yi)段(duan)時(shi)(shi)間(jian)后(hou)(hou)高速(su)變(bian)形(xing),材料的(de)(de)塑性可(ke)以得到恢復,即(ji)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)去(qu)除后(hou)(hou)脆(cui)(cui)(cui)(cui)性消失,因此稱為可(ke)逆(ni)(ni)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui)(cui)。由(you)(you)內氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)引起的(de)(de)稱可(ke)逆(ni)(ni)內氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui)(cui),由(you)(you)外氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)引起的(de)(de)稱環境氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui)(cui)。通常所(suo)說的(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui)(cui)主要(yao)指可(ke)逆(ni)(ni)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui)(cui),是氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)致(zhi)開裂(lie)(lie)中(zhong)(zhong)最(zui)(zui)主要(yao)、最(zui)(zui)危(wei)險的(de)(de)破壞形(xing)式。