引言

長(zhǎng)期以來(lái)工程上對(duì)奧氏體不銹鋼（以下簡(jiǎn)稱(chēng)不銹鋼）氫脆（HE）常被忽視，而對(duì)其應(yīng)力腐蝕破裂（SCC）較為重視。不銹鋼作為耐腐蝕材料，與碳鋼、低合金鋼比較難于發(fā)生由腐蝕引起的氫脆，但在高壓氫氣環(huán)境下，金屬材料多會(huì)發(fā)生氫脆，耐腐蝕性?xún)?yōu)異的不銹鋼也不例外，存在氫脆的危險(xiǎn)。1960年代，NASA曾對(duì)氫儲(chǔ)藏容器發(fā)生過(guò)的開(kāi)裂事故加以總結(jié)，近年來(lái)由于以氫作新能源，氫電池汽車(chē)開(kāi)發(fā)以及站臺(tái)配置供氫的儲(chǔ)罐、配管和閥門(mén)等需不銹鋼，因此對(duì)不銹鋼高壓氫氣環(huán)境下氫脆研究成為熱點(diǎn)。當(dāng)然，在石化加氫裂化、加氫精制裝置中換熱器復(fù)層與管子下般采用347、309等不銹鋼，如制作或操作不當(dāng)會(huì)發(fā)生氫脆，在濕硫化氫介質(zhì)中，奧氏體不銹鋼如超過(guò)NACE規(guī)定容許的硬度（HRC22）也會(huì)發(fā)生脆裂，即使在化工水溶液腐蝕環(huán)境下，不銹鋼不是不發(fā)生氫脆，尤其某些應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂，更是由陰極氫致開(kāi)裂引起的。       

1不銹鋼氫脆事例

關(guān)于不銹鋼氫脆事故，作者在上海石化曾參與分析過(guò)三例：
（1）芳烴廠(chǎng)制氫裝置有兩臺(tái)石腦油蒸發(fā)器，材質(zhì)上部為13CrMo44，下部為1.4541（0Cr18Ni9Ti）。介質(zhì)管程為石腦油、氫氣、殼程為轉(zhuǎn)化氣（水、蒸氣、少量H2S、CO、CO2）。其生產(chǎn)工藝是將管程加壓到3.7MPa的石腦油與殼程轉(zhuǎn)化氣進(jìn)行熱交換，將管程石腦油和氫氣混合物加熱到360℃而進(jìn)入加氫脫硫反應(yīng)器。經(jīng)幾年運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏，經(jīng)補(bǔ)焊投運(yùn)又多次泄漏，泄漏部位為下封頭與進(jìn)料管及排污管的焊縫處。經(jīng)著色探傷發(fā)現(xiàn)多處裂紋。金相檢測(cè)無(wú)晶間腐蝕，但有呈分枝狀的裂紋，裂紋周?chē)加邪咨臍渲埋R氏體。取樣分析氫合量達(dá)0.107％。電子探針能譜分析未檢測(cè)出Cl、S，但有碳氧鏈，占29.5％。分析認(rèn)為開(kāi)裂原因是蒸發(fā)器下封頭多處接管焊縫處于殼程轉(zhuǎn)化氣（大部分為水蒸汽）環(huán)境，由子排污不暢，存在低溫區(qū)沉積碳酸鹽垢，又存在焊接殘余拉應(yīng)力，從而發(fā)生SCC，同時(shí)陰極反應(yīng)放出的［H］從裂紋中滲人，形成氫致馬氏體，在裂紋前沿及邊緣造成較大的應(yīng)變場(chǎng)，加速開(kāi)裂?？傊怯蓺浯嗪蛻?yīng)力腐蝕聯(lián)合造成的破裂；
（2）滌綸二廠(chǎng)PTA裝置加氫反應(yīng)器，其生產(chǎn)工藝是將粗對(duì)苯二甲酸中的雜質(zhì)4羧墓苯甲酸經(jīng)加氫處理變成水溶性而制得精對(duì)苯二甲酸。工藝條件為操作溫度280℃，操作壓力6.71MPa，氫分壓0．69MPa。其設(shè)備結(jié)構(gòu)為碳鋼＋不銹鋼＋鈦三層復(fù)合，（現(xiàn)改為碳鋼＋不銹鋼二層復(fù)合），而其頂部封頭304L制的氫氣進(jìn)口管管口經(jīng)9年運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)開(kāi)裂。管口部系采用18Cr-8Ni堆焊的。堆焊層奧氏體相當(dāng)不穩(wěn)定，在很高的氫致應(yīng)力作用下，會(huì)促使轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體造戌開(kāi)裂。從金相檢測(cè)、硬度測(cè)定、氫含量測(cè)定，可認(rèn)為屬氫脆所致。為防止開(kāi)裂，檢修時(shí)經(jīng)打磨消除裂紋，先堆焊308L，再堆焊鎳基合金焊絲，使用多年未發(fā)現(xiàn)開(kāi)裂；
（3）煉油化工部中壓加氫裝置混氫油反應(yīng)產(chǎn)物換熱器曾發(fā)現(xiàn)外殼與封頭連接部Ω墊片經(jīng)投用4個(gè)月后開(kāi)裂。墊片系用00Cr17Ni14Mo2鍛造。并在安裝時(shí)現(xiàn)場(chǎng)焊接，表面經(jīng)100%著色探傷。分析認(rèn)為：換熱器處子高溫帶壓和H2＋H2S腐蝕環(huán)境，經(jīng)化學(xué)分析成分合格，選材符合Coupcr與Nelson曲線(xiàn)。但宏觀分析表面有點(diǎn)蝕坑，金相檢測(cè)發(fā)現(xiàn)焊縫組織中有較多夾雜物，開(kāi)裂處能譜分析發(fā)現(xiàn)含S、C1、Al?？紤]到Ω墊片接觸高溫高壓含Cl、S2ˉ的混氫油，其焊縫組織含有較多的諸如氧化鋁夾雜物，在該處由于Cl-的侵入易發(fā)生點(diǎn)腐蝕，點(diǎn)坑作為SCC與氫致開(kāi)裂的策源地。
總之對(duì)石化企業(yè)臨氫或濕硫化氫的反應(yīng)器、換熱器、配管，以及作為新能源的氫儲(chǔ)罐與配件的不銹鋼氫脆危害事例不應(yīng)忽視。
 

2不銹鋼氫脆現(xiàn)象

不銹鋼氫脆主要發(fā)生在化工環(huán)境和氫氣環(huán)境，即是由外界環(huán)境引人的氫，包括水溶液腐蝕時(shí)陰極放氫，以及致氫氣體H2、H2S等在金屬表面分解成原子氫。如在水溶液中發(fā)生應(yīng)力腐蝕時(shí)，陰極過(guò)程放氫，而這種氫進(jìn)入金屬后，對(duì)斷裂起了決定性作用，因此，有時(shí)HE和SCC又不可分，常常被稱(chēng)為氫致應(yīng)力腐蝕破裂。不顧HE還是SCC，均會(huì)造成設(shè)備安全事故。不銹鋼破裂過(guò)程可為SCC或HE，破裂形態(tài)則有晶內(nèi)或穿晶（TG）和晶界或沿晶（IG）之分。表1列出了敏化與固溶化不銹鋼在自然漫漬下的破裂形態(tài)。

 
不銹鋼開(kāi)裂的發(fā)生與發(fā)展由陽(yáng)極反應(yīng)（膜生成和溶解）及陰極反應(yīng)（H＋的還原）所控制?，F(xiàn)根據(jù)表1分類(lèi)，導(dǎo)致裂紋發(fā)生與發(fā)展的反應(yīng)，分別由晶內(nèi)和晶界引起：
陽(yáng)極反應(yīng)為，穿晶TG－SCC沿晶IG－SCC；   
陰極反應(yīng)為，穿晶TG－HE 沿晶IG－HE。
在侵蝕性的鹽酸與硫酸溶液中，與溫度無(wú)關(guān)，由于對(duì)固溶化鋼材由滑移面、對(duì)敏化鋼材由晶界貧鉻層發(fā)生陽(yáng)極反應(yīng)，因此導(dǎo)致裂紋發(fā)生發(fā)展，分別會(huì)引起TG SCC和IG－SCC。而陰極反應(yīng)不會(huì)導(dǎo)致裂紋發(fā)生發(fā)展，所以無(wú)TG－HE與IG－HE。
在沸騰的飽和MgCl2溶液中，對(duì)固溶化鋼材陽(yáng)極反應(yīng)在晶內(nèi)，而陰極反應(yīng)在晶界，隨著溫度增加，陽(yáng)極反應(yīng)增大，對(duì)應(yīng)的陰極反應(yīng)也增大，放氫速度也增大，裂紋發(fā)生發(fā)展，根據(jù)在高溫側(cè)陽(yáng)極反應(yīng)、在低溫側(cè)陰極反應(yīng)，這樣產(chǎn)生TG－SCC和IG－HE。而對(duì)于敏化鋼材，304鋼對(duì)氯化物離子有抑制作用，使陽(yáng)極反應(yīng)速度減少，考慮與固溶化304鋼類(lèi)似的破裂形態(tài)，即TG -SCC和IG－HE。對(duì)敏化的316鋼，雖有氯化物離子抑制作用，使陽(yáng)極反應(yīng)減少，但在高溫側(cè)導(dǎo)致陰極反應(yīng)發(fā)生發(fā)展，從晶界向晶內(nèi)變化，裂紋形態(tài)從IG－HE向TG－HE變化。而對(duì)穩(wěn)定化的310不銹鋼，即使在陰極極化時(shí)，也不發(fā)生氫脆。
對(duì)亞穩(wěn)定不銹鋼304、316，在陰極極化時(shí)，僅僅考慮陰極反應(yīng)，氫優(yōu)先侵入晶內(nèi)還是晶界對(duì)其呈現(xiàn)的裂紋形態(tài)是不同的，一般對(duì)固溶化材料，氫是晶界比晶內(nèi)優(yōu)先侵入，當(dāng)然對(duì)敏化材料，氫總是從貧鉻層的晶界優(yōu)先侵入，所以?xún)烧叩牧鸭y形態(tài)均為IG－HE。
在高壓氫氣中，不銹鋼因氫的侵入會(huì)發(fā)生氫脆，產(chǎn)生TG－SCC和IG－HE。通過(guò)SSRT試驗(yàn)，在氫氣和大氣中延伸率和斷面收縮率相對(duì)比較，來(lái)檢驗(yàn)氫脆性能。如在常溫高壓氫氣中，304L鋼隨氫壓增加，相對(duì)延伸率和斷面收縮率大大減少；而316L鋼相對(duì)延伸率和斷面收縮率卻不減少。在水溶液中進(jìn)行陰極充氫，316L鋼超過(guò)100 μ g／g，相對(duì)斷面收縮率會(huì)降低，而304L鋼即使吸收微量氫，相對(duì)斷面收縮率就降低。

3影響不銹鋼氫脆的因子

3.1 馬氏體相變
亞穩(wěn)定奧氏體不銹鋼（304、316）易生成馬氏體（α?）相而引起HE，穩(wěn)定化奧氏體不銹鋼（310）則不易生成馬氏體（α?）相，難于引起HE。尤其，在鹽酸溶液中，恒電位陰極極化下，316鋼會(huì)引起HE，而310鋼則不引起HE。說(shuō)明生成馬氏體（α?）相對(duì)引起氫脆影響很大。這也說(shuō)明了馬氏體不銹鋼對(duì)氫脆較為敏感。
3．2化學(xué)組成鎳當(dāng)量與合金元素
不銹鋼鎳合量對(duì)氫脆影響較大，這當(dāng)然與形成馬氏體有關(guān)，應(yīng)采用鎳當(dāng)量作為指標(biāo)。
Nieq（mass7o）＝Ni＋0．65Cr＋0．98Mo＋1．05Mn＋0．35S士＋12．6C，Nieq在30～45％范圍不容易引起氫脆。而＜30％，由子形成馬氏體，會(huì)誘發(fā)氫桅；而＞45％，會(huì)生成鎳的氫化物，也會(huì)促進(jìn)氫脆。說(shuō)明鎳基合金也會(huì)產(chǎn)生氫脆。以Mn和Cu代一部分Ni的不銹鋼，不易由應(yīng)變誘發(fā)馬氏體，故有良好的抗氫脆性能。含N的205鋼，也不易由應(yīng)變誘發(fā)馬氏體，故而抗氫脆性能妤。添加Ti和稀土的不銹鋼，可提高抗氫脆能力。
3．3  δ鐵素體相
奧氏體不銹鋼的焊接，為防止高溫開(kāi)裂，焊縫金屬常調(diào)整其化學(xué)組成多合有δ相，少量δ相能降低氫脆敏感性?？赡苡捎?amp;delta;鐵素體相預(yù)先在鋼材中分散，使馬氏體（α?）相在裂紋先端進(jìn)展受到阻礙。但從冶金學(xué)角度看，如果組織中鐵素體占比例高，則對(duì)氫損傷有利。鐵素體不銹鋼一般對(duì)氫脆敏感。
3．4溶液侵蝕性
從溶液侵蝕性來(lái)說(shuō)，沸騰的飽和MgCl2溶液比鹽酸與硫酸溶液小，容易發(fā)生氫脆。而鹽酸與硫酸溶液，對(duì)304、316不銹鋼，不管敏化還是國(guó)溶化，卻只發(fā)生IG-SCC或TG－SCC，而不發(fā)生HE。
3．5材料的腐蝕性
沸騰的飽和MgCl2溶液中，從不銹鋼的耐腐蝕性來(lái)說(shuō)，316鋼由于含Mo比304鋼好，但316鋼卻比304鋼易發(fā)生HE。尤其敏化態(tài)。固溶態(tài)316鋼在高溫側(cè)也比304鋼易引起HE。
3．6陰極極化
與自然浸漬條件不同，經(jīng)陰極極化促進(jìn)陰極反應(yīng)，引起HE。而陽(yáng)極極化促進(jìn)陽(yáng)極反應(yīng)，引起SCC。實(shí)際化工設(shè)備產(chǎn)生陰極極化或陰極析氫，主要是處于異金屬電偶合或陰極保護(hù)時(shí)會(huì)發(fā)生。
3.7  氯化物離子的抑制
根據(jù)在沸騰飽和MgCl2溶液中試驗(yàn)，敏化材料比固溶化材料對(duì)氫脆敏感性小，這是由于氯化物離子會(huì)抑制貧鉻層的腐蝕。尤其，敏化材料中存在的碳化鉻會(huì)抑制晶內(nèi)位錯(cuò)移動(dòng)，在一定負(fù)荷應(yīng)力下，滑移面位錯(cuò)移動(dòng)程度比固溶化材料小。即由于氯化物離子抑制作用，貧鉻層和滑移面腐蝕性降低，造成敏化材料比固溶材料氫脆敏感性低。
3．8氧化膜
氧化膜健全又致密能阻礙氫的侵入。通常研磨表面容易吸氫致脆。而經(jīng)鈍化處理或采用控制露點(diǎn)氣氛下氧化膜處理的表面難子吸氫致脆。
 
 
3.9加工狀態(tài)
奧氏體不銹鋼處于加工狀態(tài)，有較高的位錯(cuò)密度，這些位錯(cuò)組成網(wǎng)絡(luò)，形成亞晶，可以分散運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)運(yùn)來(lái)的氫，從而降低氫脆趨勢(shì)。如對(duì)不銹鋼經(jīng)800－900℃高能率鍛造，能提高抗氫脆性能。 但如加工量較小，不銹鋼可能促進(jìn)形變馬氏體，會(huì)誘發(fā)氫脆。
3．10  析出物
不銹鋼中析出物對(duì)氫脆有一定影響，如沉淀硬化不銹鋼A286（SUH660，Cr15Ni25MoTi）屬穩(wěn)定奧氏體不銹鋼，不會(huì)因應(yīng)變誘發(fā)馬氏體（α?）相，但在高壓氫氣中會(huì)發(fā)生脆化。其原因是由子金屬間化合物η相析出，η相作為氫的陷阱，助長(zhǎng)了晶間破裂。其它金屬間化合χ物，如σ相與x相等與HE疊加作用將導(dǎo)致裂紋加速發(fā)展。

4不銹鋼氫脆機(jī)理

4.1氫誘發(fā)相變機(jī)理
亞穩(wěn)定奧氏體不銹鋼在高壓氫氣中或在嚴(yán)重電解充氫條件下，甚至在嚴(yán)重腐蝕陰極析氫情況下，氫可促使γ→α′的轉(zhuǎn)變（轉(zhuǎn)變順序?yàn)?amp;gamma;→ε→α＇），并導(dǎo)致氫脆型SCC，或稱(chēng)氫致SCC。α′馬氏體誘發(fā)導(dǎo)致氫脆或SCC，與α?馬氏體性能有關(guān)。氫在α′中的溶解度比在γ中小一個(gè)數(shù)量級(jí)，而氫在α?中的擴(kuò)散系數(shù)又比在γ中的擴(kuò)散系數(shù)高兩個(gè)數(shù)量級(jí)，此外，α?的脆性又大于γ，故α′有較大的氫脆敏感性。另外，由冷加工變形會(huì)產(chǎn)生形變α′馬氏體。由于沿晶界或晶內(nèi)生成α?馬氏體及氫化物（NiHx），促進(jìn)了局部的塑性變形，抑制了位錯(cuò)移動(dòng)（晶內(nèi)位錯(cuò)或晶界滑移），由于位錯(cuò)增加與堆積，引起附加應(yīng)力增加，當(dāng)在裂紋先端的應(yīng)力達(dá)到或超過(guò)α?馬氏體的破壞應(yīng)力時(shí)，將造成α?馬氏體的破壞，這個(gè)過(guò)程將反復(fù)進(jìn)行。裂紋前端膜破壞應(yīng)力必須達(dá)到臨界應(yīng)力。
4．2氫促進(jìn)局部塑性機(jī)理或位錯(cuò)堆積及氫陷阱引起脆裂
由于氫侵入不銹鋼，促進(jìn)了局部塑性變形（HELP）。這里，HELP通過(guò)擴(kuò)散性氫和金屬溶解，推進(jìn)了位錯(cuò)移動(dòng)（晶內(nèi)位錯(cuò)或晶界滑移），而位錯(cuò)移動(dòng)的同時(shí)，生成的馬氏體卻成了位錯(cuò)移動(dòng)的障礙物，結(jié)果在障礙物近傍造成位錯(cuò)堆積，隨著位錯(cuò)堆積的增加，在其周邊增大了附加應(yīng)力，導(dǎo)致了障礙物（馬氏體）的破壞。（見(jiàn)圖）即是在裂紋先端膜破壞應(yīng)力達(dá)到障礙物（馬氏體）被壞的臨界應(yīng)力。這里馬氏體破壞與生成過(guò)程是反復(fù)進(jìn)行的。
層錯(cuò)能高低對(duì)氫脆也有影響。如穩(wěn)定奧氏體不銹鋼310，層錯(cuò)能較高，易于交叉滑移，減少位錯(cuò)堵塞，因而氫脆趨勢(shì)較低。而亞穩(wěn)定的18－8鋼層錯(cuò)能低，易于出現(xiàn)退火攣晶，形變時(shí)可形成馬氏體，故易產(chǎn)生氫脆。
 
4.3 氫壓機(jī)理
氫在金屬中以間隙態(tài)飽和存在于晶界、孔隙、夾雜、析出物或缺陷處，在應(yīng)力梯度作用下會(huì)發(fā)生再分布，富集于靜壓力較大區(qū)域，形成氫分子氣團(tuán)，產(chǎn)生巨大內(nèi)壓，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)材料的破壞應(yīng)力時(shí)，就會(huì)萌生裂紋并擴(kuò)展。其過(guò)程為：氫原子擴(kuò)散-聚集成H2-氫壓上升－裂紋擴(kuò)展一空洞膨脹－裂紋鈍化-空洞內(nèi)氫壓下降-氫原子進(jìn)一步擴(kuò)散-H2繼續(xù)生成-氫壓重新上升。
4．4弱鍵機(jī)理
氫進(jìn)入不銹鋼后，由子吸附削弱了金屬原子間的鍵合作用，降低了結(jié)合能，而且由于晶界上氫擴(kuò)散比晶內(nèi)容易，因此晶界上氫濃度較高，使晶格脆化，促進(jìn)了裂紋的擴(kuò)展。此外，由于過(guò)渡族元素的3d電子層未填滿(mǎn)，當(dāng)氫溶入過(guò)渡族元素后，氫原子即進(jìn)入3d電子層，使d電子層電子濃度增大，從而增加了原子間的斥力，即降低了晶格的結(jié)合力，使金屬變脆。

5討論

5．1 煉化裝置高溫高壓臨氫環(huán)境下采用不銹鋼不能忽視氫裂問(wèn)題
根據(jù)API941（RP）“高溫高壓煉化裝置中臨氫環(huán)境用鋼”有關(guān)規(guī)定，當(dāng)氫分壓超過(guò)90MPa，就應(yīng)當(dāng)采用奧氏體不銹鋼襯里，而實(shí)際上加氫裂化與加氫精制裝置的反應(yīng)器多采用堆焊347或堆焊309＋347，內(nèi)件采用321不銹鋼，一般使用良好。但如選用304鋼作復(fù)層，會(huì)發(fā)生晶間開(kāi)裂。當(dāng)然如制作不良，復(fù)合層不完整，以及操作或管理不當(dāng)，發(fā)生異常升溫與緊急停工，也可能發(fā)生堆焊層氫致裂紋與堆焊層剝離。
5．2氫脆與應(yīng)力腐蝕破裂關(guān)系
奧氏體不銹鋼在化工水溶液環(huán)境中會(huì)發(fā)生SCC，一般離不開(kāi)HE，它們是相關(guān)而非對(duì)立。因?yàn)樵诟g開(kāi)裂過(guò)程中，總有陰極釋放的氫進(jìn)入金屬，對(duì)斷裂起了決定性作用。這是裂紋尖端區(qū)形成閉塞腐蝕電池，局部的低pH為陰極放氫提供條件。當(dāng)然，在同一合金／介質(zhì)體系中，隨著環(huán)境敏感斷裂過(guò)程的進(jìn)行或外界條件的改變，其斷裂機(jī)理是可變的，是SCC還是HE起主要作用，或同時(shí)兩種機(jī)理在起作用，根據(jù)當(dāng)時(shí)條件與過(guò)程而定。此外，不銹鋼充氫或溶解氫后，會(huì)促進(jìn)陽(yáng)極溶解，導(dǎo)致腐蝕速度增加，又能導(dǎo)致延性損失和蠕變，降低延性破壞的門(mén)檻值和促進(jìn)相變，即進(jìn)入不銹鋼的氫和應(yīng)力協(xié)同作用能有效增大SCC的敏感性。當(dāng)然在高壓氫氣環(huán)境中，對(duì)不銹鋼的破裂應(yīng)是氫脆起主導(dǎo)作用。
5．3沿晶氫脆與穿晶氫脆關(guān)系
不銹鋼沿晶氫脆有時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)化為穿晶氫脆。因?yàn)榫Ы缟嫌须s質(zhì)原子偏聚、晶界沉淀與脫溶區(qū)域，如貧鉻層，即是化學(xué)活性區(qū)域，是對(duì)腐蝕敏感通道，所以氫總是先從最活性區(qū)城進(jìn)入，然后陰極反應(yīng)，從晶界向晶內(nèi)轉(zhuǎn)變，即破裂形態(tài)從IGHE變?yōu)門(mén)GHE。
 
5．4鎳當(dāng)量（或鎳含量）對(duì)氫脆與應(yīng)力腐蝕破裂的異同
不銹鋼的鎳當(dāng)量對(duì)氫脆與應(yīng)力腐蝕破裂的發(fā)生與發(fā)展有所區(qū)別。對(duì)氫脆，鎳當(dāng)量在30％～45％—般不會(huì)發(fā)生，而小于30％和大于45％容易發(fā)生與發(fā)展。對(duì)應(yīng)力腐蝕破裂，鎳當(dāng)量在大于26。0％時(shí)，因不會(huì)誘發(fā)馬氏相變，故不太會(huì)發(fā)生SCC，鎳當(dāng)量在20.5％～25.5％，室溫下形變易誘發(fā)馬氏體，鎳當(dāng)量越小，馬氏體相變量越多，因而越易發(fā)生SCC。—般鎳含量在8％～12％，即304、316等18－8型鋼發(fā)生SCC最敏感，Ni合量大于35％就沒(méi)有SCC危險(xiǎn)。所以合高鉻鎳鉬的超級(jí)不銹鋼一般不發(fā)生SCC。
5．5馬氏體對(duì)促進(jìn)氪脆和應(yīng)力腐蝕破裂的作用
不管是氫致馬氏體還是形變馬氏體，對(duì)不銹鋼HB與SCC均有促進(jìn)作用。運(yùn)是因?yàn)闅湓隈R氏體中的溶解度小子奧氏體，短時(shí)間能達(dá)到臨界氫含量，而氫在馬氏體中擴(kuò)散系數(shù)又比在奧氏體中的擴(kuò)散系數(shù)高兩個(gè)數(shù)量級(jí)，氫擴(kuò)散很快。馬氏體的脆性大于奧氏體，此外局部不均一的馬氏體與奧氏體基體的電位差達(dá)100mv，馬氏體作為陽(yáng)極優(yōu)先腐蝕，從而產(chǎn)生腐蝕坑，坑內(nèi)形成閉塞電池又應(yīng)力集中，這樣陽(yáng)極溶解和氫的交換作用誘發(fā)HE或SCC發(fā)生發(fā)展。
5．6氯離子對(duì)氫脆與應(yīng)力腐蝕破裂影晌的區(qū)別
氯離子對(duì)不銹鋼SCC起促進(jìn)作用眾所周知。但氯離子對(duì)HE有抑制作用。
5．7位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)與氫脆關(guān)系
擴(kuò)散性氫侵入不銹鋼中，存在于晶界、相界、位錯(cuò)、空位、析出物夾雜物界面、雜質(zhì)原子等，這些缺陷對(duì)于氫起了陷阱作用，使氫的擴(kuò)散困難，同時(shí)對(duì)氫脆趨勢(shì)有較大影響。其中位錯(cuò)作為氫陷阱對(duì)氫富集起了較大作用，而這種富集是通過(guò)運(yùn)動(dòng)達(dá)到的。即是由于運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)攜帶氫，在某關(guān)鍵部位受到馬氏體或氫化物的抑制或堵塞，使氫富集到一定程度，所形成的氫氣的高壓產(chǎn)生了附加的應(yīng)力，促進(jìn)了局部的塑性變形（HELP），氫致塑性區(qū)的擴(kuò)大，又產(chǎn)生的大量位錯(cuò)，有助于氫的輸運(yùn)和富集，從而促進(jìn)脆裂。這里，運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)輸運(yùn)的氫量不僅決定子位鍇的密度和位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)速度，還與應(yīng)變速度大小有關(guān)，應(yīng)變速度越低，則輸送的氫量越多，位錯(cuò)與氫的相互作用越容易，反過(guò)來(lái)又造成晶體缺陷（位錯(cuò)和空位）增加，最終造成金屬延性降低及脆性增加。