表面粗糙度对液相充氢稳态可扩散氢浓度的影响.docVIP

 表面粗糙度对液相充氢稳态可扩散氢浓度 的影响# 任学冲1，李金许2，陈朱耀2* 5 10 15 20 25 30 35 （1. 北京科技大学国家材料服役安全科学中心，北京 100083； 2. 北京科技大学新材料技术研究院，北京 100083） 摘要：利用液相电解充氢方法测量了具有不同表面粗糙度车轮钢材料的可扩散氢浓度 C0。 结果表明，当充氢电流密度一定时，在表面轮廓算术平均偏差 8nm≤Ra≤245nm 范围内，试 样的稳态可扩散氢浓度随试样表面轮廓算术平均偏差的增加而降低，其关系式可表示为 C0=5.62-0.72ln(Ra)。 关键词：材料物理与化学；表面粗糙度；可扩散氢浓度；液相充氢 中图分类号：TG174.3 The effects of surface roughness on the steady-state diffusible hydrogen concentration in specimens hydrogen charged in solution. REN Xuechong1, LI Jinxu2, CHEN Zhuyao2 (1. National Ceter for Materials Service Safty, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083; 2. Institute of Advanced Materials, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083) Abstract: The steady-state diffusible hydrogen concentration C0 in wheel steel specimens with different surface roughness was measured by charged in a solution. The results show that the steady-state diffusible hydrogen concentration C0 decrease with the increasing of the arithmetic mean deviation of surface profile Ra while 8nm≤Ra≤245nm and the current density i is sationary. The relationship is as follows: C0=5.62-0.72ln(Ra). Keywords: materials physics and chemistry; surface roughness; diffusible hydrogen concentration; hydrogen charging in solution 0 引言 液相充氢是研究材料氢脆敏感性、氢在材料中扩散系数以及氢在材料中物理化学行为的 重要方法[1]，在研究材料氢脆敏感性的过程中，不同试样之间或不同批次试样之间表面状态 会有一定程度的不同，尤其对于氢脆敏感性较高的试样，实样中可扩散氢浓度的差别将导致 材料氢脆敏感性实验结果的不同[2-3]。因此有必要研究液相充氢过程中材料表面状态对试样 可扩散氢浓度的影响，从而保证实验结果的可靠性和准确性。 1 实验过程 实验材料为一种车轮钢，其化学成分如表 1 所示。从轧制后的车轮轮辋中部取样，制成 充氢试样。金相试样经过磨制抛光后在 HNO3 3%（V/V）酒精溶液中侵蚀后进行金相观察。 40 基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金（200800081006）；国家自然科学基金 作者简介：任学冲，（1978-），男，副研究员，主要研究方向：金属材料氢脆和应力腐蚀. E-mail: xcren@ustb.edu.cn -1- 表 1 试验用车轮钢化学成分 Tab. 1 Chemical composition of the steel tested  元素 含量 C 0.53 Si Mn S P 0.97 0.92 0.002 0.006 Ni 0.16 Fe Balance 45 50  充氢试样表面经不同型号的砂纸磨制或磨制后抛光使试样表面具有不同的粗糙度。即分 别采用 200#、400#、1000#砂纸打磨均匀的试样以及机械抛光的试样。采用了轮廓算术平均 偏差 Ra 对其表面粗糙度进行评价[4]。轮廓算术平均偏差 Ra