17-4PH不銹鋼的析氫行為

17-4PH不銹鋼是由銅、鈮等構(gòu)成的馬氏體沉淀硬化不銹鋼，其含碳量低，強(qiáng)度高，抗腐蝕性和可焊性均比一般的馬氏體型不銹鋼好，與18-8型不銹鋼類似，熱處理工藝簡單，切削性好，具有很好的成形性能和良好的焊接性，可通過不同的熱處理制度獲得不同強(qiáng)度等級的合金材料，通常作為超高強(qiáng)度的材料在核工業(yè)、航空和航天工業(yè)中應(yīng)用，目前已經(jīng)被大量推廣運(yùn)用于具有一定耐蝕要求的高強(qiáng)度零部件，如閥門、軸類、汽輪機(jī)零件等。 

　　在應(yīng)用過程中，尤其是在含氫環(huán)境下，高強(qiáng)不銹鋼結(jié)構(gòu)由于具有較高的氫脆敏感性而容易發(fā)生。為了確定17-4PH不銹鋼在服役環(huán)境中的氫脆安全，本工作通過電化學(xué)測試和慢應(yīng)變速率試驗(yàn)等方法研究了兩種強(qiáng)度17-4PH不銹鋼在陰極極化下的析氫行為及其氫脆敏感性變化規(guī)律。 

　　試驗(yàn)材料為17-4PH不銹鋼，其化學(xué)成分如表1所示。試樣采用非真空電渣重熔工藝冶煉，通過不同的熱處理方式，獲得不同強(qiáng)度的合金材料，兩種強(qiáng)度17-4PH不銹鋼的熱處理方式及其對應(yīng)的力學(xué)性能如表2所示。 

　　表1 17-4PH不銹鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）

　　表2 兩種17-4PH不銹鋼的熱處理方式及力學(xué)性能

　　采用電化學(xué)測試的方法評價(jià)了兩種強(qiáng)度的17-4PH不銹鋼在海水中的陰極極化行為；采用充氫試驗(yàn)研究了兩種強(qiáng)度的17-4PH不銹鋼在-1.1V（SCE）電位下陰極極化15d后的含氫量；采用慢應(yīng)變速率試驗(yàn)研究了兩種強(qiáng)度17-4PH不銹鋼在充氫后的氫脆系數(shù)。 

　　結(jié)果表明：兩種強(qiáng)度的17-4PH不銹鋼在海水中的析氫轉(zhuǎn)變電位均在-0.90V左右；低強(qiáng)度不銹鋼的氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為2.55×10-4%，而高強(qiáng)度不銹鋼的氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)則高達(dá)6.84×10-4%；試樣充氫后，高強(qiáng)度不銹鋼的脆性明顯增加，而低強(qiáng)度不銹鋼的脆性增加不明顯，高強(qiáng)度不銹鋼的氫脆系數(shù)遠(yuǎn)超過25%，此時(shí)材料已存在氫脆危險(xiǎn)，而低強(qiáng)度不銹鋼的氫脆系數(shù)約為18%左右，尚處于氫脆安全區(qū)。