超高強度鋼是指屈服強度高于1380MPa的結構鋼，具有非常高的強度和韌性以及良好的焊接性能，常被用來制備飛機起落架、航空器的關鍵結構件、模具和高壓釜等。

    超高強度鋼具有較高的應力腐蝕敏感性，并且其腐蝕敏感性受環境因素的影響非常大。在服役過程中，超高強度鋼難免會接觸酸性環境，并且環境介質中的pH值并不穩定。一般而言，隨著pH值的降低，材料發生酸性溶解和氫致開裂的風險提高，促進材料SCC的敏感性。同時，Cl-濃度對超高強度鋼的SCC敏感性也有較大影響。

    本工作采用慢應變速率拉伸法（SSRT）研究一種新型超高強度鋼Cr12Ni4Mo2Co14在酸性環境中Cl-和H以及其交互作用對鋼的SCC行為的影響，并探討這種超高強度鋼在酸性環境中的應力腐蝕開裂機理，以期對材料的研發與使用提供參考。

    試驗采用超高強度馬氏體鋼Cr12Ni4Mo2Co14，雙真空冶煉生產，其化學成分（質量分數，%）為：C0.10～0.25，Ni3.5～4.5，Cr11.0～12.5，Mo1.5～2.3，Co11.5～14.0，V0.45～0.60，W0.70～0.82，S＜0.0005，P＜0.02，Fe余量。其金相顯微組織主要為板條狀馬氏體以及少量殘余奧氏體，晶界與基體分布著脆性滲碳體。

    實驗溶液為0.05mol/LNa2SO4，并用H2SO4調節pH值為5。為研究Cl-對超高強度鋼應力腐蝕性能的影響，在（H2SO4+Na2SO4）溶液中添加NaCl，[Cl-]分別為0.1%、0.15%和0.35%。為研究H對超高強度鋼應力腐蝕性能的影響，在拉伸實驗前試樣在實驗溶液中在不同大小的陰極電流下充氫30min，充氫電流密度分別為10和25mA/cm2。

    SSRT實驗在WDML-3型微機控制慢應變速率拉伸試驗機上進行，拉伸試樣采用片狀試樣，其尺寸按照國標GB/T15970確定。結果表明：

    （1）Cl-顯著提高Cr12Ni4Mo2Co14鋼的應力腐蝕敏感性，實驗條件下臨界Cl-濃度[Cl-]c為0.15%左右。當Cl-濃度高于[Cl-]c時，Cl-引發嚴重的點蝕，應力腐蝕裂紋起源于點蝕坑處。Cr12Ni4Mo2Co14鋼在含Cl-溶液中的斷裂機理可以用“滑移-膜破裂”機制進行解釋。

    （2）充氫后的Cr12Ni4Mo2Co14鋼發生氫致開裂，斷口上出現二次裂紋。臨界充氫電流密度i[H]c為10mA/cm2（溶液pH=5，充氫時間為30min）。當充氫電流密度大于i[H]c時，Cr12Ni4Mo2Co14的強度損失和塑性損失趨于最大值。

    （3）溶液中的Cl-濃度和材料中的H有復雜的交互作用，并非簡單的加和作用。

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責任編輯：殷鵬飛

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