低温形变热处理对高强度螺栓钢氢致延迟断裂行为的影响

摘要

为了探索基于组织调控来进一步改善高强度螺栓钢的耐延迟断裂性能，针对一种V+Nb微合金化Cr–Ni–Mo高强度螺栓钢进行了低温形变热处理(低温控制锻造，直接水淬)+450℃中温回火处理，采用电化学预充氢慢应变速率拉伸实验等研究了其氢致延迟断裂行为，并与常规锻造样进行了对比.结果表明，实验钢低温控锻后获得了沿锻造方向晶粒明显伸长的细小条带状组织，晶粒细化了～53%，有～7.7%（体积分数）块状铁素体沿原奥氏体晶界形成，且晶界较为曲折，抑制了晶界粗大薄膜状渗碳体的析出.与常规锻造样相比，低温控锻样的光滑强度和缺口强度明显提高，并呈现出优异的耐延迟断裂性能，以缺口抗拉强度表征的延迟断裂抗力和以相对缺口抗拉强度损失率表征的氢脆敏感性指数分别提高了62.1%和降低了27.6%，延迟断裂机制从常规锻造样的脆性沿晶断裂转变为低温控锻样的穿晶准解理断裂，且后者的脆性区面积占比明显降低.具有细小晶粒的条带状组织、沿原奥氏体晶界析出的铁素体及晶界渗碳体特征的改变是低温控锻样较常规锻造样具有优异耐延迟断裂性能的主要原因.

关键词

高强度螺栓钢 / 形变热处理 / 控制锻造 / 氢致延迟断裂 / 氢脆 / 微观组织

基金资助

国家自然科学基金(面上项目)资助项目(52071010)