机械工程材料

作者：李云龙, 王为庆

关键词：30CrMo高强度钢, 氢脆, 紧凑拉伸试样, 内聚力, 氢致弱键理论

采用氢扩散耦合弹塑性变形模型结合梯形张力位移法则，将氢致弱键氢脆机制引入内聚力单元中，建立了考虑氢扩散-机械变形与内聚力关系的全耦合连续损伤模型，模拟了30CrMo高强钢紧凑拉伸（CT）试样在含氢状态下的脆性断裂行为，并与试验结果进行了对比。结果表明：模拟得到CT试样的载荷-位移曲线和试验结果基本吻合，最大断裂载荷的相对误差在5%左右，说明建立的模型可以模拟30CrMo高强钢的氢致断裂行为。模拟得到静水应力梯度是晶格氢扩散主要驱动力，塑性应变是陷阱氢扩散的主要因素；当初始氢分子浓度较低（2.084×1012 mm?3）时，陷阱氢是30CrMo钢脆化的主要氢源；当初始氢分子浓度较高（4.739×1015 mm?3）时，晶格氢是裂纹尖端脆化的主要氢源；随着初始氢分子浓度的增加，晶格氢在裂纹尖端的富集程度增大，内聚力强度降低因子降低，内聚力单元强度降低，使得内聚力单元在较低应力状态下发生失效，裂纹萌生并扩展。

来源：2025年第5期

《机械工程材料》期刊编辑部

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