Effect of stress on hydrogen trapping state and elucidation of hydrogen embrittlement

应力对氢俘获状态的影响和氢脆的阐明

基本信息

批准号：
19H00817
负责人：
秋山英二
金额：
$ 29.45万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では鋼中の水素のトラップ状態に及ぼす応力の影響解明を目的とする。実験的にこれを明らかにするための手段として、応力負荷条件下での昇温脱離分析装置を開発して測定を行った。オーステナイトステンレスSUS304鋼を用いた場合には、応力負荷条件で測定した水素脱離ピークは低温側にシフトした。オーステナイト鋼の場合には、水素の脱離と拡散の活性化エネルギーが近く、水素脱離ピークは水素の拡散の影響を受ける。したがって、水素脱離ピークのシフトの原因としては、応力負荷によりマルテンサイト変態が起こり、生じたマルテンサイト相中の水素拡散がオーステナイト相中よりも著しく速いことと考えられた。一方、マルテンサイトSCM435鋼を用いた場合には、水素脱離ピークに有意な高温側へのシフトが見られた。これは、応力負荷により水素トラップと水素との結合エネルギーが大きくなったことを示すと考えられる。前述のオーステナイト鋼中の水素脱離に及ぼすマルテンサイト変態の影響を見るために、真空中でSUS304鋼およびSUS316L鋼の引張試験を行い、変形中に放出される水素を質量分析器でモニタリングしたところ、SUS304鋼の場合、ひずみの増加に伴いマルテンサイト相の体積率が増加し、これに伴って水素の放出速度が増加することが確かめられた。これとは対照的に、ひずみ誘起マルテンサイト変態が見られないSUS316L鋼では、水素放出速度の増加は見られなかった。このことから、マルテンサイト相生成による水素固溶度の低下と水素拡散の促進が水素放出に影響することが確認できた。また、応力が水素分布に及ぼす影響を確認するため、切欠付き板状試験片に水素をチャージし、除荷時に銀デコレーション法を用い水素分布観察を行ったところ、応力集中部近傍の水素の集積を示唆する結果が得られたものの、それを検証出来る程の明確な濃度さは見られなかった。

在这项研究中，目的是阐明应力对钢中氢的陷阱条件的影响。实验性地，为澄清这一点的一种手段，在应力负荷条件下制定并测量了温度上升的驱动器分析装置。当使用奥氏体不锈钢SUS304钢时，通过应力负荷条件测量的氢位移峰转移到低温侧。对于奥氏体钢的情况，氢的混乱和扩散的能量就靠近，并且氢峰受到氢的扩散影响。因此，氢居住峰的转移原因是由于应力载荷而导致Marten位点变态，并且人们认为Marten位点相位的氢扩散速度明显高于奥斯丁岩相。另一方面，当使用Marten位点SCM435钢时，可以看到向高温侧转移，在氢气峰峰值上很重要。人们认为这表明氢气陷阱与氢之间的结合能由于应力负荷而增加。为了观察上述奥氏体钢的多部位变态，在真空中进行了SUS304钢和SUS316L钢的拉伸测试，并使用SUS304444。钢，已经证实，随着应变的增加，Marten位点相的体积将增加，并且氢的释放速度将相应增加。与此相反，没有菌株诱导的马尔耐岩变形的SUS316L钢没有看到氢释放速度的增加。这证实，由于马尔滕部位的产生，氢溶液的减少以及促进氢扩散会影响氢的释放。此外，为了确认应力对氢分布的影响，氢被充电到带有缺口的板形测试片，并在加载时使用银装饰方法观察到氢分布。没有足够明确的集中度来验证它。