二氧化铈对熔敷金属氢致塑性损失的影响及其机理研究

摘要

针对X80管线钢，设计了金属粉型药芯焊丝的药粉成分，在金属粉中加入了二氧化铈，进行熔敷金属堆焊试验和电化学充氢后的拉伸试验，研究焊材中加入二氧化铈对熔敷金属抗氢脆性能的影响，同时通过氢渗透试验研究了二氧化铈的添加对氢在熔敷金属中扩散的影响．结果表明，熔敷金属的显微组织主要由针状铁素体和晶界铁素体构成．二氧化铈的添加对熔敷金属的夹杂物有显著影响，导致其平均尺寸减小、数量密度增加．加入2%的二氧化铈后，夹杂物的平均尺寸由0.349μm减小至0.258μm，夹杂物数量密度由21 429 mm^-2增加至32 254 mm^-2．氢渗透试验结果表明，添加二氧化铈可增加熔敷金属的氢陷阱数目，阻碍氢在熔敷金属中的扩散，这导致熔敷金属抗氢脆性能的提升．因此，熔敷金属的氢致塑性损失率由72%降低至50%．对于充氢拉伸断口形貌，未加入二氧化铈的断口为河流花样的准解理断裂样貌，属于典型的脆性断裂特征．加入二氧化铈的断口有大量韧窝，具有韧性断口特征，但出现明显的鱼眼区．鱼眼区内的源区存在夹杂物或气孔，放射区则呈现准解理断裂．

关键词

氢脆 / 熔敷金属 / 二氧化铈 / 氢扩散