高强度耐磨板的氢致延迟断裂现象

延迟断裂是材料在静止应力的作用下，经过一定时间后突然发生脆性***的一种现象，它是材料—环境—应力之间相互作用的结果，是氢致材质恶化的一种形态。延迟断裂现象的产生是由于材料内部的氢向应力集中的部位扩散，这些应力集中的部位往往缺陷较多（原子点阵错位、空穴等），氢扩散到这些缺陷处，厦工装载机刀板参数一览表，氢离子合成氢原子，氢原子进一步合成氢分子，将产生巨大的压力。这个压力与材料内部的残余应力以及材料服役状态下所承受的外加应力，形成一个合力，当这个合力超过材料的屈服强度时，就会导致断裂的发生。

由于延迟断裂常常在材料所承受的外加应力水平显著低于其屈服强度时突然发生，具有其不可预知性，因此，往往导致较为严重的***和后果。随着超高强度级别钢的发展及其应用领域的不断拓展，延迟断裂现象受到更大程度的关注。以汽车零部件为例，马鞍山装载机刀板，其产品形状复杂，厦工XG958N装载机刀板批发，变形量大，车厂、零部件制造商及材料供应商对延迟断裂性能更加重视，已经成为材料性能认证项目之一。

高强度耐磨板延迟断裂行为的影响因素

高强度耐磨板的延迟断裂行为是在材料、环境和应力三者共同作用下发生的，与耐磨板的特性以及受力状态、服役环境密切相关。

耐磨板强度的影响。一般来讲耐磨板的强度越高，其延迟断裂敏***越大。一般认为1000MPa是一个***的水平，即抗拉强度低于1000MPa时钢材耐延迟开裂的性能相对较好，而当耐磨板强度大于1000MPa时，其延迟断裂敏***较高。

合金成分的影响。不同的合金元素会对材料的延迟断裂行为产生不同的影响。研究发现，随着钢中（Mn 0.5Si S P）含量的升高，4340系列钢材发生氢致延迟断裂的临界应力强度因子随之下降，说明其断裂敏***逐渐升高。这是由于钢中C、S、P、Si、Mn等元素的偏析会促进腐蚀环境下氢的吸收，从而增大材料的氢致延迟断裂敏***，使得材料在较低的应力水平下即发生断裂。

耐磨板是作为高磨损的一个重要钢种，对于用这种钢材制造的锻件，要求有强度和韧性良好配合的综合机械性能。由于目前设备、材料及工艺技术操作难于掌握，调质过程中容易使某些零件产生开裂事故，而这些零件与其他零件相比有其明显的特点，只有充分掌握了这些特点才能得到满意的结果。

通常来说，影响锻件调质处理质量的主要因素包括：

（1）成分偏析。耐磨板属于低合金钢。当经过热压力加工（锻、轧）后，仍保留有成分偏析，经860℃淬火后将出现B上 M混合***，而B上的冲击韧性是很差的，这种偏析可从退火***中看到。从耐磨板带状成分偏析能谱分析结果中可以看到铁素体带中的Mo含量比珠光体带中Mo含量高5～6倍，偏析条纹内某些元素的富集十分严重。

（2）气体和夹杂物。耐磨板尤其是大截面的原材料中不可避免地含有气体和夹杂物，对耐磨板而言，由于碳和合金元素的偏析，即使残余含氢量在1.5～2.0ppm，也可能导致锻件在偏析处产生开裂。此外，铝元素的存在对钢也***：在酸性钢中，当铝含量＞0.005%时，铝在脱氧时形成了具有锐角的氧化物，会大大降低这种钢的塑性；在碱性钢中，当铝含量＞0.1%时，铝在钢中形成了沿晶界分布的氮化铝，使钢的室温塑性降低。

（3）锻造温度。由于耐磨板内部有偏析，当耐磨板在氧化性气氛中加热接近固相线，如耐磨板始锻温度在1200～1220℃，在此高温持续时间过长就容易产生析出物或杂质等，偏析的晶界因熔点低就有可能开始熔化，氧通过熔化了的晶界***并在晶界上形成氧化物，这样会产生局部过烧，形成随后热加工中的重大缺陷之一。

（4）锻造比。当锻造比不足，工件中心变形小，偏析和钢锭原铸态***仍局部保留，常见的就是钢材的偏析、疏松、微孔等缺陷，粗晶也是常见的缺陷。锻比过大，机械性能异向性增大，横向机械性能降低较多。

耐磨板由于其强度高、密度小、挤压加工性能良好等原因已被广泛应用于工程机械的各个领域。但普通耐磨板材硬度低、耐磨性差，在恶劣的环境下容易被腐蚀。因此，耐磨板要得到更广泛的运用，必须有相应的表面处理技术来改善这些缺点。耐磨板表面处理技术能够在耐磨板表面原位生成一层具有高硬度、良好的耐磨和耐腐蚀性能，且和基体具有较强结合力等优异性能的耐磨层。该技术可有效地解决耐磨板表面硬度低、耐磨性差、易腐蚀等缺陷，提高装载机刀板工作效率，从而可显著延长耐磨板的使用寿命。目前，科研人员做了大量的有关耐磨板的研究，但在实际应用中还是遇到很多难题。本文在三种体系下选取优试样，然后和基体做摩擦磨损对比试验。

实验材料是JFE钢铁研制的新型高强度耐磨板JFE-SP。首先采用线切割的方法得到30.5mm×10mm×8mm的铸造铝合金试样，然后分别用砂纸由粗到细依次打磨，后用除油且经超声波清洗机清洗。用自制微弧氧化设备分别在铝酸盐、盐、硅酸盐体系下对试样进行溶液配方的微弧氧化实验。

本实验是采用MMS-2A型屏显式磨擦磨损试验机评定陶瓷层的耐磨性。测定微弧氧化试样和基体在往复运动下的耐磨性能和摩擦系数，该实验中以GDL钢作为对磨材料，外形尺寸与铝合金试样相同。摩擦类型为滑动摩擦，润滑油选用专用的液压冷冻油，滴油速度40d/min。载荷100N，转速200r/min，实验时间30min。试验完成后重复对试样进行清洗和烘干处理并准确称量出试验后试样的质量。算出磨损质量损失。

结果发现，经过微弧氧化处理的耐磨板试样的耐磨性能和基体相比得到显著提高，且在铝酸盐体系中、盐体系中、硅酸盐体系中的耐磨性能的提高幅度依次减弱。

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