紧固件氢脆产生的原因及危害(55)

1.氢脆的定义和原因

    氢脆(hydrogen embrittlement ,HE)  又称氢致开裂或氢损伤，是一种由于金属材料中氢引起的材料塑性下降、开裂或损伤的现象。所谓“损伤”，是指材料的力学性能下降。在氢脆情况下会发生“滞后破坏”，因为这种破坏需要经历一定时间才发生。氢的来源有“内含”的及“外来”的两种：前者指材料在冶炼及随后的机械制造（如焊接、酸洗、电镀等）过程中所吸收的氢；而后者是指材料在致氢环境的使用过程中所吸收的氢。致氢环境既包括含有氢的气体,如H2、H2S；也包括金属在水溶液中腐蚀时阴极过程所放出的氢。

2. 氢脆的预防

    随着零件硬度的提高、含碳量的增加、冷作硬化程度的强化，在酸洗和电镀过程中。氢的溶解度和因此产生吸收氢的总量也将增加，也就是说零件的氢脆敏感性就越强。直径较小的零件比直径较大的零件氢脆敏感性就强。

     对于硬度大于320HV的紧固件，在清洗过程中，应使用防腐蚀酸、碱性或机械方法进行。浸入到防腐酸的时间尽可能的设计为最小持续时间。

    硬度超过385HV或性能等级12.9级及其以上的紧固件不适宜采用酸洗处理，应使用无酸的特殊方法，如：碱性清洗、喷砂等方法。

    钢的含碳量越高，在相同的温度和压力条件下，氢脆的倾向越严重。钢中添有铬、钛、钒等元素，可以阻止氢脆的产生。

    机械镀锌或无铬锌铝涂层，不会发生氢脆，耐蚀性高，附着力好，且比电镀环保。

3. 去氢的后期处理

     除了选择合适的表面处理工艺，去除氢脆的措施就是烘干。可以说是为了使氢脆减少到最小，在给定的温度下和规定的时间内，将零件加热的过程。电镀后烘干过程就是将钢中的氢蒸发和不可逆收集而释放氢原子的过程，根据零件的产品品种、几何形状、材料、性能等级或硬度、清洗工艺、镀层种类及电镀工艺的不同，制定的烘干工艺也不同。去除氢脆时应注意以下几点：

A、不应采用超过零件回火的温度进行烘干；

B、烘干过程应最好在电镀后（最好在一小时内），铬酸盐钝化处理前立即进行；

C、烘干温度在200℃---230℃是合理的，较低的烘干温度和较长的烘干时间，有利于消除内应力；

D、烘干持续时间在2h—24h内选取，一般8h。

4.紧固件的氢脆检验

    紧固件的氢脆是亚微观的裂纹，需要通过电子扫描电镜（SEM）来观察和判定。
 

5. 应用环境的预防处理

    通常通过连接表面的涂覆来隔绝空气，防止氢脆的发生。

6.辨义

     应力腐蚀断裂(SCC)  是应力与腐蚀介质协同作用下引起的金属断裂现象（见金属腐蚀）。它有三个主要特征:
A.应力腐蚀断裂是时间的函数。拉伸应力越大,则断裂所需时间越短；断裂所需应力一般都低于材料的屈服强度。这种应力包括外加载荷产生的应力、残余应力、腐蚀产物的楔形应力等。

B. 腐蚀介质是特定的，只有某些金属-介质的组合（见表）情况下，才会发生应力腐蚀断裂。若无应力，金属在其特定腐蚀介质中的腐蚀速度是微小的。

C. 断裂速度在纯腐蚀及纯力学破坏之间，断口一般为脆断型。

    金属的应力腐蚀断裂和氢脆是两种既经常相关而又不同的现象,他们有一定的重合原因，也有区别的部分。