机械工程材料

作者：刘学森, 王骁晓, 尉贺文, 魏燕, 肖金雍, 杨杰

关键词：拘束, 氢致应力, 氢扩散, 实验室试样

以A508钢的单边缺口弯曲（SENB）和紧凑拉伸（CT）2种典型实验室试样为研究对象，基于传质和传热过程的相似性原理，采用有限元软件ABAQUS进行氢扩散和应力场的耦合分析，模拟研究不同拘束条件（裂纹长度a与试样宽度W的比值，a/W取0.1，0.3，0.5，0.7）下的氢质量分数分布、裂尖区域的氢致应力分布及其变化。结果表明：随着扩散时间延长，SENB试样和CT试样的裂尖处氢质量分数均先增加后趋于稳定，在氢扩散初期，CT试样裂尖处氢质量分数的变化较缓慢，相同拘束下CT试样裂尖处稳定氢质量分数更低；随着a/W增加，裂尖处氢质量分数降低。在氢扩散过程中，SENB试样裂尖处的氢致应力先快速增大后减小再增大最后趋于稳定。在a/W=0.1条件下，CT试样裂尖处的氢致应力先快速增大后减小最终趋于稳定，在a/W≥0.3时则先快速增大后增长停滞再继续增大最终趋于稳定。在氢扩散完成后，在a/W=0.1时SENB试样中的氢致应力在裂尖处集中；随着a/W的增加，氢致应力逐渐变得均匀。在a/W=0.1时CT试样中的氢致应力未在裂尖处集中且未趋于均匀分布，当a/W≥3时则均在裂尖处集中。

来源：2025年第12期

《机械工程材料》期刊编辑部

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