超声滚压对18CrNiMo7-6合金钢抗氢渗透性能的影响

作者：王刚; 顾飞翔; 秦瑾鸿; 李俊昊; 彭振龙^*

来源：钢铁, 2023, 58(07): 125-132.

DOI：10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20230027

• 超声滚压
• 18CrNiMo7-6合金钢
• 氢脆
• 氢渗透
• 有限元模拟

为了改善18CrNiMo7-6合金钢的抗氢渗透性能，对18CrNiMo7-6合金钢进行了不同静压力的超声滚压强化处理，对超声滚压加工处理的试样进行显微硬度表征、表层残余应力检测，并对不同静压力超声滚压强化处理后的试样进行氢渗透试验，分析了超声滚压对18CrNiMo7-6合金钢表面完整性和氢渗透性能的影响规律。为了进一步探究超声滚压产生的残余应力对氢渗透的影响规律，在ABAQUS中进行超声滚压强化过程和应力耦合氢扩散过程的数值模拟。试验结果表明，随着静压力的提升，超声滚压获得的表面显微硬度和表面残余压应力逐渐增加，抗氢渗透性能呈增加趋势；当超声滚压的静压力为100、200、300、400 N时，与未进行超声滚压的试样相比表层硬度分别提升了14%、15%、19%、27%、表面残余压应力分别提升了513%、943%、1 013%、1 063%、氢扩散系数分别下降了30%、32%、36%、55%。数值模拟结果表明，超声滚压引起了梯度分布的残余压应力，并且残余压应力的影响深度及最大值与静压力呈正相关；氢在在浓度梯度的驱动下在材料中扩散，经过超声滚压处理的区域内部氢质量分数沿深度方向急速降低，在距离表面约100μm处降幅最大，氢质量分数的分布与静水应力的分布趋势相同，存在静水压应力的地方氢质量分数低，存在静水拉应力的地方氢质量分数高，超声滚压产生的残余压应力对氢渗透有抑制作用。

• 单位
  郑州大学