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螺絲氫脆原理及原因

來源: 時(shí)間:2020-08-21 14:57:55 瀏覽次數(shù):

螺絲氫脆原理及原因:氫脆通常表現(xiàn)為應(yīng)力作用下的延遲斷裂現(xiàn)象。曾經(jīng)出現(xiàn)過汽車彈簧、墊圈、螺釘、片簧等鍍鋅件...

一、氫脆

1氫脆現(xiàn)象

氫脆通常表現(xiàn)為應(yīng)力作用下的延遲斷裂現(xiàn)象。曾經(jīng)出現(xiàn)過汽車彈簧、墊圈、螺釘、片簧等鍍鋅件,在裝配之后數(shù)小時(shí)內(nèi)陸續(xù)發(fā)生斷裂,斷裂比例達(dá)百分之四十之百分之五十。某特種產(chǎn)品鍍鎘件在使用過程中曾出現(xiàn)過批量裂紋斷裂,曾組織過全國(guó)性攻關(guān),制訂嚴(yán)格的去氫工藝。另外,有一些氫脆并不表現(xiàn)為延遲斷裂現(xiàn)象,例如:電鍍掛具(鋼絲、銅絲)由于經(jīng)多次電鍍和酸洗退鍍,滲氫較嚴(yán)重,在使用中經(jīng)常出現(xiàn)一折便發(fā)生脆斷的現(xiàn)象;有的淬火零件(內(nèi)應(yīng)力大)在酸洗時(shí)便產(chǎn)生裂紋。這些零件滲氫嚴(yán)重,無需外加應(yīng)力就產(chǎn)生裂紋,再也無法用去氫來恢復(fù)原有的韌性。

2氫脆原理

延遲斷裂現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于零件內(nèi)部的氫向應(yīng)力集中的部位擴(kuò)散聚集,應(yīng)力集中部位的金屬缺陷多(原子點(diǎn)陣錯(cuò)位、空穴等)。氫擴(kuò)散到這些缺陷處,氫原子變成氫分子,產(chǎn)生巨大的壓力,這個(gè)壓力與材料內(nèi)部的殘留應(yīng)力及材料受的外加應(yīng)力,組成一個(gè)合力,當(dāng)這合力超過材料的屈服強(qiáng)度,就會(huì)導(dǎo)致斷裂發(fā)生。氫脆既然與氫原子的擴(kuò)散有關(guān),擴(kuò)散是需要時(shí)間的,擴(kuò)散的速度與濃差梯度、溫度和材料種類有關(guān)。因此,氫脆通常表現(xiàn)為延遲斷裂。

氫原子具有非常的原子半徑,容易在鋼、銅等金屬中擴(kuò)散,而在鎘、錫、鋅及其合金中氫的擴(kuò)散比較困難。鍍鎘層是難擴(kuò)散的,鍍鎘時(shí)產(chǎn)生的氫,原本停留在鍍層中和鍍層下的金屬表層,很難向外擴(kuò)散,去氫特別困難。經(jīng)過一段時(shí)間后,氫擴(kuò)散到金屬內(nèi)部,特別是進(jìn)入金屬內(nèi)部缺陷處的氫,就很難擴(kuò)散出來。常溫下氫的擴(kuò)散速度相當(dāng)緩慢,所以需要即時(shí)加熱去氫。溫度升高,增加氫在鋼中的溶解度,過高的溫度會(huì)降低材料的硬度,所以鍍前去應(yīng)力和鍍后去氫的溫度選擇,必須考慮不致于降低材料硬度,不得處于某些鋼材的脆性回火溫度,不破壞鍍層本身的性能。

二、電鍍以后為何要去氫脆?


電鍍以后為何要去氫脆?主要原因是電鍍工藝中導(dǎo)致的金屬“氫化”現(xiàn)象造成 的,而你用的不合格品呢并不是電鍍工藝本身有問題,因?yàn)殡婂?真空鍍除外)本來就會(huì)造成金屬氫化,但是目前有許多金屬表面處理商都去掉了末尾一個(gè)工藝(特別是對(duì)于彈性元件很致命的):那就是“去氫處理”工藝,也就是說正常情況下,對(duì)于有強(qiáng)度要求的金屬零件需要完成去氫后才能交給用戶的,但是為了節(jié)省生產(chǎn)成本,而用戶又不懂的情況下或者從來沒有要求過、驗(yàn)收過的情況下,省略這一工藝可以節(jié)省5~15%的成本呢。所以你感覺到電鍍后的螺栓、彈墊等零件在電鍍處理后“變脆”了。

一般地說:對(duì)于有強(qiáng)度要求的金屬零件的去氫處理要求是:120度~220度高溫保持1~2小時(shí)(電鍍結(jié)束后),具體情況需要按照零件要求來控制。