你不知道紧固件氢脆的这些秘密

网站编辑:嘉兴合邦机械科技股份有限公司 │ 发布时间:2021-11-11 

高强度紧固件常被用于重要场合,如桥梁、车辆发动机、航天器,这些紧固件的失效将导致灾难性的后果。预防氢脆导致的失效,预防氢脆风险是整个紧固件供应链需要考虑的根本性问题。由于氢脆的失效机理复杂、影响因素众多,因此紧固件氢脆失效至今还不能预测。但有技术指出:氢脆损伤的理论和机理的描述、氢脆失效产生的三个基本条件,然后是氢脆测试方法以及工艺过程、表k面清洗、涂覆(特别是电镀)、烘烤等。

氢脆的两种类型
1、内部氢脆IHE

由酸洗或电镀等工艺过程中残留在材料内部的氢导致
——如钢材
——制造过程
——酸洗或电镀等工艺过程中残留在材料内部的氢导致

2、环境氢脆 EHE
由于外部来源的氢在应力作用下导致的
——应力腐蚀开裂、氢致应力腐蚀开裂与氢促进应力腐蚀开裂等
——如服役中的紧固件
——海洋、有酸的服役环境

紧固件氢脆三个条件
1、具有高拉伸强度或硬度或经过表面硬化或冷作硬化
2、在拉伸应力下
3、已吸有氢
应力和氢是促发条件;材料敏感性是氢脆发生的基本要素,因此是根本原因

紧固件在制造过程和服役过中产生氢脆,是由于:
——冷拔、冷成形、滚压碾制和机加工
——化学酸洗、清洗、磷化
——调质(淬火+高温回火)、渗炭、表面硬化
——电镀工艺
——热镀锌加热和冷却的影响
——服役海洋、化工、酸雨的腐蚀环境中
 
紧固件对氢脆敏感性及相关措施
提高紧固件材料的硬度则易引起内部氢脆IHE,根据紧固件淬火和回火的硬度对预防IHE的技术措施,如表所示:
1、当电镀紧固件硬度低于320 HV(8.8级)没有特别必要的烘烤去氢措施;
2、当电镀紧固件硬度等于或高于320 HV(10.9级)和包括380HV(12.9级),经追加工艺验证和/或产品测试,应烘烤去氢;
3、当构件复杂、冷镦变型比大的紧固件(如马车螺栓、内六角沉头螺钉,应烘烤去氢;
4、同时更应注意在生产过程和涂履过程中,控制氢脆产生和尽量减少氢产生的程度。
 
烘烤
烘烤是一种低温热处理,可以使氢逸出零件,或者迁移到陷阱位置而不能移动。随着间隙氢原子(自由氢原子)的含量由于烘烤而减少,断裂时间和门槛应力得以增加。
烘焙应在纯化涂层工艺之前进行,也可在钝化涂层/密封剂/顶涂层工艺之后进行,但涂层系的性能不能受损害。

烘烤效果三要素包括:
1、温度
2、时间
3、涂覆层的渗透性