氢脆和应力腐蚀 基础部分PDF电子书下载

基础部分 1

第1章 氢在材料中的行为 1

1.1 材料中氢的来源 1

1.1.1 制备和加工时氢的进入 1

1.1.2 服役环境中氢的进入 6

1.1.3 充氢技术 14

1.2 氢的溶解度 21

1.2.1 氢浓度的表征与测量 21

1.2.2 氢在金属中的溶解度 24

1.3 氢引起的晶体变化 31

1.3.1 氢致晶格畸变 31

1.3.2 氢致空位浓度升高 41

1.3.3 氢致非晶和氢致晶化 47

1.4 氢的扩散 50

1.4.1 浓度梯度扩散 50

1.4.2 扩散系数测量 57

1.4.3 扩散系数及其影响因素 72

1.4.4 应力诱导扩散和氢富集 82

1.4.5 氢迁移 88

1.5 氢陷阱 92

1.5.1 氢陷阱概述 92

1.5.2 氢陷阱的直接观察 94

1.5.3 陷阱参数测量 99

参考文献 107

第2章 氢损伤和氢致开裂 116

2.1 氢压裂纹 116

2.1.1 氢鼓泡和氢压裂纹 116

2.1.2 钢中白点 128

2.1.3 管线钢的H2S诱发裂纹 139

2.1.4 其他类型的氢压裂纹 149

2.2 高温氢蚀 159

2.2.1 高温氢蚀概述 159

2.2.2 氢蚀机理 166

2.2.3 氢蚀的影响因素及对策 170

2.3 氢化物 174

2.3.1 氢化物及其特征 174

2.3.2 氢化物引起的损伤 182

2.3.3 氢化物的应用 184

2.4 氢致马氏体相变 191

2.4.1 奥氏体不锈钢的氢致马氏体相变 191

2.4.2 其他合金中的氢致马氏体相变 201

2.4.3 氢致马氏体损伤 203

2.4.4 氢致马氏体相变机理 206

2.5 氢对材料性能的影响 210

2.5.1 氢的有益作用 210

2.5.2 氢对物理性能的影响 216

2.5.3 氢对力学性能的影响 226

2.6 原子氢引起的塑性损失和滞后开裂 243

2.6.1 氢致塑性损失 243

2.6.2 氢致滞后开裂 253

2.6.3 影响氢致滞后开裂的因素 263

参考文献 276

第3章 氢致开裂理论 290

3.1 不涉及塑性变形的氢致开裂机理 290

3.1.1 氢压理论 290

3.1.2 弱键理论 294

3.1.3 氢吸附降低表面能理论 303

3.1.4 应力诱导氢化物滞后开裂机理 307

3.2 氢促进局部塑性变形 312

3.2.1 氢促进位错的发射和运动 312

3.2.2 氢促进局部塑性变形 317

3.2.3 氢促进局部塑性变形的原因 333

3.3 氢促进塑性变形导致滞后开裂的机理 338

3.3.1 塑性变形导致裂纹形核 338

3.3.2 氢促进塑性变形导致裂纹形核 344

3.3.3 氢促进塑性变形导致滞后开裂的机理 349

参考文献 353

第4章 应力腐蚀 360

4.1 应力腐蚀概论 360

4.1.1 腐蚀分类 360

4.1.2 应力腐蚀体系 364

4.1.3 应力腐蚀的表征参量 367

4.1.4 影响应力腐蚀的因素 369

4.1.5 区分应力腐蚀类型的方法 375

4.2 应力和应变在应力腐蚀中的作用 385

4.2.1 压应力对应力腐蚀的影响 385

4.2.2 剪应力引起的应力腐蚀 391

4.2.3 预应变对应力腐蚀的影响 397

4.2.4 腐蚀疲劳 402

4.3 氢在阳极溶解型应力腐蚀中的作用 411

4.3.1 应力腐蚀时氢的进入 411

4.3.2 氢对腐蚀产物膜的影响 415

4.3.3 氢促进均匀腐蚀 417

4.3.4 氢促进阳极溶解型应力腐蚀 423

4.4 腐蚀促进局部塑性变形 426

4.4.1 腐蚀产物膜引起的拉应力 426

4.4.2 膜致应力促进局部塑性变形 432

4.5 阳极溶解型应力腐蚀机理 440

4.5.1 膜致脆断机理 440

4.5.2 氧化膜开裂机理 446

4.5.3 滑移溶解机理 450

4.5.4 择优溶解机理 460

4.5.5 腐蚀促进塑性变形导致应力腐蚀的机理 464

4.5.6 膜致应力促进塑性变形导致应力腐蚀 465

参考文献 473

第5章 表面能降低引起的滞后断裂 483

5.1 液体金属脆 483

5.1.1 液体金属脆和滞后断裂 483

5.1.2 液体金属脆的影响因素 489

5.1.3 液体金属脆机理 497

5.2 玻璃中裂纹亚临界扩展 503

5.2.1 玻璃中裂纹亚临界扩展特征 503

5.2.2 影响玻璃亚临界裂纹扩展的因素 513

5.2.3 玻璃亚临界裂纹扩展机理 518

5.3 陶瓷的滞后开裂 524

5.3.1 陶瓷的亚临界裂纹扩展 524

5.3.2 影响陶瓷亚临界裂纹扩展的因素 536

5.3.3 铁电陶瓷在恒电场下的亚临界裂纹扩展 541

5.3.4 陶瓷的氢致开裂 545

5.3.5 陶瓷亚临界裂纹扩展机理 549

参考文献 551

典型体系 557

第6章 铁素体钢的氢脆和应力腐蚀 557

6.1 铁素体钢的氢脆 557

6.1.1 铁素体钢氢脆概述 557

6.1.2 高强度钢的可逆氢脆和滞后开裂 559

6.1.3 低强度钢的可逆氢脆和滞后断裂 568

6.2 高强度钢在水介质中的应力腐蚀 574

6.2.1 高强度钢在含水介质中的应力腐蚀规律 574

6.2.2 高强钢水中应力腐蚀的影响因素 579

6.3 中低强度钢在特殊介质中的应力腐蚀 590

6.3.1 油管钢H2S应力腐蚀 590

6.3.2 埋地管线的土壤应力腐蚀 598

6.3.3 低强度钢在热碱中的应力腐蚀 613

6.3.4 低强度钢在硝酸盐中的应力腐蚀 624

6.3.5 低强度钢在其他介质中的应力腐蚀 630

参考文献 634

第7章 奥氏体不锈钢的氢脆和应力腐蚀 642

7.1 奥氏体不锈钢的氢脆 642

7.1.1 奥氏体不锈钢的氢致塑性损失 642

7.1.2 奥氏体不锈钢的氢致滞后断裂 662

7.2 奥氏体不锈钢的应力腐蚀 669

7.2.1 奥氏体不锈钢应力腐蚀体系 669

7.2.2 不锈钢在热盐溶液应力腐蚀的影响因素 681

7.2.3 不锈钢高温水溶液应力腐蚀的影响因素 693

7.2.4 不锈钢在热碱、连多硫酸及硫酸中应力腐蚀的影响因素 705

7.3 奥氏体不锈钢应力腐蚀机理 712

7.3.1 不锈钢应力腐蚀的氢致开裂机理 712

7.3.2 不锈钢应力腐蚀的滑移溶解机理 718

7.3.3 氧化膜开裂导致应力腐蚀 720

7.3.4 腐蚀促进局部塑性变形导致应力腐蚀的机理 721

参考文献 722

第8章 铝合金的氢脆和应力腐蚀 733

8.1 铝合金的氢脆和氢致滞后断裂 733

8.1.1 氢在铝合金中的行为 733

8.1.2 铝合金氢脆的特征 738

8.1.3 影响铝合金氢脆的因素 743

8.1.4 铝合金的氢致滞后开裂 751

8.2 铝合金的应力腐蚀 754

8.2.1 铝合金应力腐蚀概述 754

8.2.2 铝合金应力腐蚀的影响因素 759

8.3 铝合金应力腐蚀机理 776

8.3.1 阳极相择优溶解机理 777

8.3.2 表面原子可动性机理 779

8.3.3 滑移溶解机理 781

8.3.4 氢致开裂机理 784

8.3.5 阳极溶解和氢同时作用的机理 786

参考文献 788

第9章 钛合金的氢脆和应力腐蚀 794

9.1 钛合金的氢脆 794

9.1.1 氢在钛合金中的行为 794

9.1.2 钛合金氢脆和滞后断裂的特征 799

9.1.3 影响钛合金氢脆的因素 807

9.1.4 钛合金的氢致滞后开裂 813

9.2 钛合金的应力腐蚀 821

9.2.1 钛合金在水溶液中的应力腐蚀 821

9.2.2 钛合金在有机溶剂中的应力腐蚀 834

9.2.3 钛合金在热盐和熔盐中的应力腐蚀 844

9.2.4 钛合金在其他介质中的应力腐蚀 850

9.3 钛合金应力腐蚀机理 851

9.3.1 钛合金水溶液应力腐蚀开裂 851

9.3.2 钛合金在其他介质应力腐蚀机理 856

参考文献 858

第10章 镍、镁、锆、铜合金以及金属间化合物和非晶合金的氢脆和应力腐蚀 865

10.1 镍基合金的氢脆和应力腐蚀 865

10.1.1 镍基合金的氢脆 865

10.1.2 镍基合金在卤素溶液中的应力腐蚀 876

10.1.3 镍基合金在高温水中的应力腐蚀 880

10.1.4 镍基合金在碱溶液中的应力腐蚀 891

10.1.5 镍基合金在硫化物溶液中的应力腐蚀 896

10.2 镁合金的氢脆和应力腐蚀 901

10.2.1 镁合金的氢脆 901

10.2.2 镁合金在水溶液中的应力腐蚀 908

10.2.3 镁合金应力腐蚀机理 915

10.3 锆合金的氢脆和应力腐蚀 917

10.3.1 锆合金的氢脆 917

10.3.2 锆合金的应力腐蚀 930

10.3.3 影响锆合金应力腐蚀的因素 937

10.3.4 锆合金应力腐蚀机理及控制 941

10.4 铜合金的氢脆和应力腐蚀 942

10.4.1 铜合金的氢脆 942

10.4.2 铜合金在氨水中的应力腐蚀 947

10.4.3 铜合金在无氨环境中的应力腐蚀 955

10.5 金属间化合物的氢脆和应力腐蚀 960

10.5.1 金属间化合物的氢脆 960

10.5.2 影响金属间化合物氢脆的因素 969

10.5.3 金属间化合物的应力腐蚀 977

10.6 非晶合金的氢脆和应力腐蚀 983

10.6.1 非晶合金的氢脆 983

10.6.2 非晶合金的应力腐蚀 994

参考文献 999

第11章 滞后断裂力学参量测试方法 1015

11.1 试样及加载装置 1015

11.1.1 环境断裂加载装置 1015

11.1.2 光滑试样 1020

11.1.3 预裂纹恒载荷试样 1027

11.1.4 预裂纹恒位移试样 1033

11.2 滞后断裂力学参量测试 1039

11.2.1 氢脆（或应力腐蚀）敏感性测量 1039

11.2.2 氢致滞后断裂或应力腐蚀门槛值 1040

11.2.3 裂纹扩展速率的测量 1044

参考文献 1051

附录 本书所用单位的换算 1054