【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属材料氢脆风险评估技术，更具体地说，涉及一种获得金属材料延迟开裂门槛氢浓度及应力试验方法。
技术介绍
1、氢脆是金属材料发生失效重要方式之一，氢脆存在如下几个显著特征：(1)恶化力学性能，特别是会显著降低伸长率和断面收缩率；(2)改变断裂机制，形成不同的断口形貌，主要表现为随材料中氢浓度的提高，断裂模式由延性韧窝断裂向脆性解理或沿晶断裂转变；(3)断裂发生突然，无明显征兆，因而往往引起严重后果。
2、金属材料在生产、加工及使用过程中均可能发生氢脆，扩散氢是导致金属发生氢脆的关键因素之一，金属基体中扩散氢浓度越高，金属材料氢脆风险越大。近年来，随着汽车工业轻量化发展，高强汽车用钢应用越来越广泛，高强钢强度也越来越高，发生氢脆风险也越来越高。扩散氢是导致高强钢发生氢脆核心因素，高强钢在冶炼、酸洗、电镀、焊接等生产阶段以及随后在用户加工使用过程中，都不可避免引入氢。氢在钢以两种状态存在，一种是以不可扩散氢形式存在，另一种以可扩散氢的形式存在。可扩散氢可以在钢中扩散、在缺陷、晶界等处富集，可扩散氢与应力等相互作用是超高强钢发生氢脆及延迟断裂的主要原因。
3、目前针对高强钢氢脆评价试验国内尚没有统一标准，国内主要主机厂采用标准有马自达的《hydrogen embrittlement eval.》材料测试标准，该标准主要针对高强钢板材以及高强钢焊接部分进行评价，通过u型、v型试样进行电沉积后观察是否裂纹产生，随后通过tda的方法对试样进行可扩散氢含量测试。通用汽车《sep 1970hydrogen c
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的是提供一种获得金属材料延迟开裂门槛氢浓度及应力试验方法，获得高强汽车用钢抗氢性能，获得不同氢浓度及应力条件下，高强汽车用钢氢脆开裂风险，为高强钢氢脆提供预防措施。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种获得金属材料延迟开裂门槛氢浓度及应力试验方法，包括以下步骤：
4、s1、制备样品，并对所述样品的表面进行处理，去除影响所述样品中氢浓度表面污染物；
5、s2、再测得所述样品的材料抗拉强度；
6、s3、采用电化学恒电流模式将所述样品置于充氢溶液中进行不同时长充氢，并再测得扩散氢含量；
7、s4、根据s3所述测量的氢浓度绘制氢浓度变化曲线，并根据所述氢浓度变化曲线重复步骤s3中所述样品制备不同氢浓度样品；
8、s5、采用电镀锌工艺将步骤s4制备所述样品进行镀锌；
9、s6、对步骤s5镀锌后所述样品进行应力加载，放置观察得到门槛氢浓度和门槛应力值。
10、较佳的，所述步骤s1中所述样品的尺寸为120mm*20mm，数量为30片；
11、采用丙酮超声方法对所述样品的表面进行处理；
12、采用加热炉加热方式去除所述样品中氢浓度；
13、较佳的，所述丙酮超声方法的时间为15min；
14、所述加热炉的加热温度为150℃～200℃，加热时间为15min～2h，使所述样品中的氢浓度降低至0.02ppm以下；
15、所述热脱附法将所述样品加热至400℃，放氢时间为10min～1h。
16、较佳的，所述步骤s2中取三件所述样品利用慢拉伸试验机进行慢拉伸试验，获得慢拉伸曲线，从所述慢拉伸曲线中确定三件所述样品的抗拉强度。
17、较佳的，取三件所述样品的抗拉强度的平均值为本次慢拉伸试验的抗拉强度。
18、较佳的，所述步骤s3中，
19、采用测氢分析仪，利用热脱附法对所述样品加热放氢，测得扩散氢含量；
20、所述电化学恒电流模式的电流为10ma/cm2，充氢时间为10min～10h；
21、所述充氢溶液为0.5mol/l h2so4+0.3g/l的硫脲溶液。
22、较佳的，所述步骤s4中绘制所述氢浓度变化曲线具体包括：
23、将充氢后所述样品按照充氢时长进行逐个测氢，直至氢含量之间差值小于0.1ppm，此时氢含量即为所述样品的饱和氢浓度cm，同时记录充氢浓度与时间关系，建立所述氢浓度变化曲线；
24、再利用所述氢浓度变化曲线制备氢浓度为0.05倍～0.8倍的氢浓度所述样品。
25、较佳的，所述步骤s5中所述电镀锌工艺具体包括：
26、采用碱性镀锌溶液，其配方为氢氧化钠：100g/l～120g/l，氧化锌：8g/l～12g/l，三乙醇胺：20ml/l～30ml/l，温度为10℃～40℃，电流密度为5ma/cm2～20ma/cm2；
27、电镀时间为5min～30min，镀层厚度为5μm～12μm。
28、较佳的，所述步骤s6中所述应力加载具体包括：
29、采用四点弯曲试验方法，利用顶部螺丝进行应力加载，加载前，安装应变测试表，使所述应变测试表的顶部与镀锌后所述样品的中心点对齐，根据公式(1)计算得到不同应力所需应变；
30、
31、式中，e表示杨氏弹性模量209gpa；t表示试验样品厚度；y表示样品弯曲挠度；h表示外侧加载点距离；a表示外侧加载点与内侧加载点x方向距离；h表示内侧加载点距离。
32、较佳的，根据镀锌后所述样品的氢浓度，对所述样品分别施加0.1倍～1.0倍的ts应力，随后将加载好的所述样品放置在空气中观察300h。
33、较佳的，测定所述门槛氢浓度chic具体包括：
34、观察相同应力条件下不同氢浓度所述样品的开裂情况并记录cy和cn，利用公式chic＝(cy+cn)/2，得到所述门槛氢浓度chic；
35、cy表示规定时间内能发生氢致延迟断裂的最小氢浓度；cn表示规定时间内不发生氢致延迟断裂的最高氢浓度；
36、测定所述门槛应力值σhic具体包括：
37、观察相同应力条件下不同氢浓度所述样品的开裂情况并记录σy和σn，利用公式σhic＝(σy+σn)/2，得到所述门槛氢浓度σhic；
38、σy表示规定时间内能发生氢致延迟断裂的最小应力；σn表示规定时间内不发生氢致本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种获得金属材料延迟开裂门槛氢浓度及应力试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的获得金属材料延迟开裂门槛氢浓度及应力试验方法，其特征在于：所述步骤S1中所述样品的尺寸为120mm*20mm，数量为30片；
3.根据权利要求2所述的获得金属材料延迟开裂门槛氢浓度及应力试验方法，其特征在于：所述丙酮超声方法的时间为15min；
4.根据权利要求2所述的获得金属材料延迟开裂门槛氢浓度及应力试验方法，其特征在于：所述步骤S2中取三件所述样品利用慢拉伸试验机进行慢拉伸试验，获得慢拉伸曲线，从所述慢拉伸曲线中确定三件所述样品的抗拉强度。
5.根据权利要求4所述的获得金属材料延迟开裂门槛氢浓度及应力试验方法，其特征在于：取三件所述样品的抗拉强度的平均值为本次慢拉伸试验的抗拉强度。
6.根据权利要求4所述的获得金属材料延迟开裂门槛氢浓度及应力试验方法，其特征在于：所述步骤S3中，
7.根据权利要求6所述的获得金属材料延迟开裂门槛氢浓度及应力试验方法，其特征在于，所述步骤S4中绘制所述氢浓度变化曲线具
8.根据权利要求7所述的获得金属材料延迟开裂门槛氢浓度及应力试验方法，其特征在于，所述步骤S5中所述电镀锌工艺具体包括：
9.根据权利要求8所述的获得金属材料延迟开裂门槛氢浓度及应力试验方法，其特征在于，所述步骤S6中所述应力加载具体包括：
10.根据权利要求9所述的获得金属材料延迟开裂门槛氢浓度及应力试验方法，其特征在于：根据镀锌后所述样品的氢浓度，对所述样品分别施加0.1倍～1.0倍的TS应力，随后将加载好的所述样品放置在空气中观察300h。
11.根据权利要求10所述的获得金属材料延迟开裂门槛氢浓度及应力试验方法，其特征在于，测定所述门槛氢浓度CHIC具体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种获得金属材料延迟开裂门槛氢浓度及应力试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的获得金属材料延迟开裂门槛氢浓度及应力试验方法，其特征在于：所述步骤s1中所述样品的尺寸为120mm*20mm，数量为30片；
3.根据权利要求2所述的获得金属材料延迟开裂门槛氢浓度及应力试验方法，其特征在于：所述丙酮超声方法的时间为15min；
4.根据权利要求2所述的获得金属材料延迟开裂门槛氢浓度及应力试验方法，其特征在于：所述步骤s2中取三件所述样品利用慢拉伸试验机进行慢拉伸试验，获得慢拉伸曲线，从所述慢拉伸曲线中确定三件所述样品的抗拉强度。
5.根据权利要求4所述的获得金属材料延迟开裂门槛氢浓度及应力试验方法，其特征在于：取三件所述样品的抗拉强度的平均值为本次慢拉伸试验的抗拉强度。
6.根据权利要求4所述的获得金属材料延迟开裂门槛氢浓...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘明亮，周庆军，王宝森，吴玮巍，祁庆琚，李伟，薛鹏，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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