23Co14Ni12Cr3Mo超高强度钢DCB试样在3.5%NaCl溶液中的应力腐蚀开裂行为

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaOct．252014V01．35No102873．2880ISSN1000．6893CN11．1929／Vhttp：／／hkxb．buaa．edu，cnhkxb@buaaedu．cn23C014Nil2Cr3Mo超高强度钢DCB试样在3．5％NaCI溶液中的应力腐蚀开裂行为文陈，于美，李松梅，刘建华*北京航空航天大学材料科学与工程学院，北京100191摘要：23C014Nil2Cr3Mo超高强度钢具有优异的强韧性配合，逐步

2、取代现役的超高强度钢，被广泛地应用于起落架等航空关键承力构件中。研究了23C014Nil2Cr3Mo超高强度钢的应力腐蚀开裂(SCC)行为，对该材料的安全可靠应用具有重要的意义。采用双悬臂(DCB)试样研究了23C014Nil2CraMo超高强度钢在3，5％NaCl溶液中的SCC分叉行为，为该材料在航空航天领域安全可靠地使用提供了理论数据。采用扫描电子显微镜(SEM)对试验开裂后的断13形貌进行了表征，采用X射线电子衍射技术(XRD)结合能谱(EDS)技术对腐蚀产物进行分析。结果表明应力腐蚀裂纹扩展

3、分叉，断口形貌在裂纹扩展前期、中期和后期分别为穿晶(TG)形貌、穿晶伴随沿晶(IG)形貌并含有二次微裂纹以及沿晶脆性断裂。该超高强度钢腐蚀产物主要包括Fe、Cr、Co的氧化物，结合Co、Cr、Ni、Mo在应力腐蚀过程中的变化，讨论了裂纹扩展分叉机理。关键词：超高强度钢；23C014Nil2Cr3Mo；应力腐蚀开裂；裂纹扩展；分叉中图分类号：V252．1文献标识码：A文章编号：1000—6893(2014)10—287308作为一种关键的失效模式，对于任何一种新材料的应用，都必须评价其应力腐蚀的优劣[

4、1≈]。众所周知，高强钢容易产生应力腐蚀和氢脆，导致材料的失效[4]。而超高强度钢23C014Nil2Cr3Mo作为一种新型的二次硬化回火马氏体钢，实现了高强高韧的结合，被期待应用于航空领域，如飞机起落架等构件中Is-s]。一般认为应力腐蚀敏感性随着强度水平的增加而更加敏感[7。9]，所以在23C014Nil2Cr3Mo超高强度钢服役之前对其应力腐蚀性能进行研究是十分必要的。作为一个局部的腐蚀过程，应力腐蚀往往通过裂纹的形成和扩展来表征[1⋯。裂纹往往沿加载方向中心线宏观的路径进行扩展，但也受到很多

5、因素的影响。Mohammad[1妇采用疲劳方法研究了管线钢的应力腐蚀行为，结果表明在近中性环境中，氢对材料的应力腐蚀扩展具有十分重要的影响。Zheng等[121的研究表明因为二次裂纹的存在，导致贝氏体钢的应力集中以及氢脆敏感性的降低。同时，应力腐蚀敏感性也受到很多其他因素的影响，包括微观组织结构[13

6、、裂纹尖端状态[¨]、溶液pH值[153以及Ci浓度‘蚓。在本实验室的前期工作中，采用盐雾腐蚀试验方法及恒载荷拉伸应力腐蚀试验方法研究了23C014Nil2Cr3Mo超高强度钢的腐蚀行为[17。”]。

7、收稿日期：2014-04—22；退修日期：2014·06—09；录用日期：2014—07—08；网终出版时间：2014—07—1813：23网络出版地址：WWWcnkinet／kcms／detail／107527／81000—689320140153．htmI基金项目：国家自然科学基金(51171011)*通讯作者．Tel．：010·82317103E-mail：liujh@buaa．educn魂用椿武：Wenc-YUM，LiSM，etal，Stresscorrosioncrackingbehavi

8、orof230014Nil2Cr3Moultra—highstrengthsteelin3．s％NacIso—lutionbyDCBspecimens!Jj．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica．2014．35(10)：2873—2888．文睬．于美．李桩梅，等230014Nil20r3Mo超高强度钢DOB试样在35％Nac

9、溶液中的应力腐蚀开裂行为!Jj航空学报．2014．35(10)：2873—2880航空学报试验结果表明该超高强度钢在腐蚀条件下容易形成碱式铁氧

10、化物口7

11、，其应力腐蚀敏感性随着拉伸载荷水平的下降而降低，断口主要为韧窝形貌[18【。本文主要研究了23C014Nil2Cr3Mo超高强度钢双悬臂梁(DCB)试样在3．5％NaCl溶液中的应力腐蚀开裂(SCC)行为；并采用光学相机、光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)对断口形貌进行了表征，采用能谱(EDS)和X射线电子衍射技术(XRD)对腐蚀产物进行了分析。应力腐蚀试验在3．5％NaCl溶液中进行，所有试验均在恒温35℃下进行。根据裂纹扩展速率，每隔12～24h进行裂