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緊固件的氫脆化
  發(fā)布時間:2010年12月09日 點擊數(shù):

一、氫脆化的原理
  當氫原子進入鋼和其它金屬中,它會存在于材料的晶界上,當對金屬施予應(yīng)力時,會因此而降低金屬的延展性或負荷承受性能。氫脆是延遲性破壞,由于鋼中氫存在于應(yīng)力集中部位,需要若干時間才會發(fā)生延遲破壞,而在一般的機械性能測試上往往忽略延展性的重要性,也無法通過短時間的試驗測出延遲破壞的傾向,使得緊固件雖在滿意的機械性能狀態(tài)或標準的設(shè)計強度下仍產(chǎn)生斷裂,經(jīng)常是由很微小的裂痕造成突然間的崩壞。這種現(xiàn)象在合金上時常歸于氫效應(yīng)延遲破壞、氫應(yīng)力裂痕或氫脆。
  氫脆對緊固件來說可能是最嚴重的問題之一。因為它是延遲破壞,通常在組裝24小時后發(fā)生,但沒有一定的準確時間。商用的緊固件種類在電鍍后且具有洛氏C34或以上的硬度容易引起氫脆。這些種類包括自攻螺絲、彈簧墊圈、Sems(組合墊圈的自攻螺絲)、螺帽組合墊圈(Keps or conical assembly nut。)、Grade螺栓和所有沉頭螺絲產(chǎn)品。
二、產(chǎn)生氫脆化的主要因素
  種種跡象顯示,氫脆與產(chǎn)品表面處理及鋼內(nèi)碳含量以及產(chǎn)品的硬度有關(guān),且成正比。參考各規(guī)范及相關(guān)論文的研究結(jié)果顯示,當產(chǎn)品脆性增加以及酸浸洗是造成氫脆化的主要因素。產(chǎn)品在經(jīng)過冷鍛或冷加工后再硬化熱處理,使產(chǎn)品的脆性增加,對氫脆特別敏感。
  對緊固件來說,通常在Grade 2螺栓或螺絲上使用電鍍,也無氫脆傾向,因為這些產(chǎn)品都是低碳鋼且無硬化。Grade5電鍍后的螺栓或螺絲就很有可能有氫脆化的問題產(chǎn)生,這些產(chǎn)品都是使用中碳鋼制造以及硬化處理到最高C34的硬度,但仍未聽說有氫脆化的事情產(chǎn)生。Grade 8電鍍后的螺栓或螺絲就有氫脆化的傾向,這些是使用中碳合金鋼制造及硬化處理到最高C39的硬度。沉頭螺絲也是使用中碳合金鋼制造,硬化處理到最高C45的硬度,在所有標準種類的螺栓或螺絲中,電鍍后的沉頭螺絲有最高的氫脆化失敗的可能性。
  對于產(chǎn)品的破壞是否為氫脆所造成,有一個較簡單的判斷方法,那就是如果螺絲或螺栓在裝置后1到48小時內(nèi)破壞,且其破壞在頭部與桿部以及螺紋與桿部的交接位置,那大概就是氫脆化破壞,如果螺絲在裝置一段時間后破壞,這大概就是氫脆以外的問題,若是從組織上來觀察,氫脆化破壞屬于晶間斷裂。
三、氫脆化的削除與防止
  經(jīng)研究調(diào)查結(jié)果顯示,測試任何材料對氫脆化的敏感性直接與材料本身氫侵入含量有關(guān)。因此加熱過程中時間溫度的關(guān)系不但取于鋼的成份和組織而且也和電鍍過程息息相關(guān)。
  有很多原因可能使得緊固件脆化,氫脆化測試僅是最后的手段,重要的是事前的防范以預防及降低重大的損失。當制造過程管制(包括電鍍處理過程)將可使氫脆化的機率降到最低。
                 

                ——本文摘自《中國金屬制品網(wǎng)》