1、工藝I氫脆原因機(jī)理及常見控制手段一、氫脆產(chǎn)生的機(jī)理因熱處理、機(jī)加工、電鍍、電焊、酸洗、磷化、材料腐蝕等因素導(dǎo)致氫原子滲入鋼和其他金屬如鋁、鈦合金中，由于在每一個鐵離子的立方晶格中只能容納一個氫原子，所以它雖自由的移動和擴(kuò)散，但不可能有二個氫原子相遇形成氫分子，但被吸收的氫原子具有向應(yīng)力集中的部位擴(kuò)散和移動的能力，這時，如果在應(yīng)力集中部位由于位錯而產(chǎn)生品格缺陷時，氫原子進(jìn)入晶格間隙，相互匯合形成氫分子，從而致使鋼的組織破壞，形成鋼的氫脆。而由于氫原子向應(yīng)力集中的部位擴(kuò)散和積聚需要時間，這就是為何氫脆主要的表現(xiàn)特征為延遲斷裂。二、造成產(chǎn)品氫脆的幾大因素1、原材料鋼的強(qiáng)度越高越容易導(dǎo)致氫脆。高強(qiáng)度鋼

2、的韌性會隨著其強(qiáng)度的增高而下降，因此這種材料對缺口、氫脆以及應(yīng)力腐蝕很敏感，尤其是氫脆性會使這些材料在其設(shè)計(jì)載荷能力以下發(fā)生破壞。也就是說材料在滲氫的情況下，在低于其屈服強(qiáng)度的應(yīng)力條件下，容易發(fā)生早期脆性斷裂，而且材料強(qiáng)度級別越高，滲氫程度越嚴(yán)重，所受應(yīng)力越大，氫脆風(fēng)險性也越大。美國對氫脆敏感的SAE4340鋼做過實(shí)驗(yàn)，當(dāng)其抗拉強(qiáng)度低于1250MPa時，吸收了110PpM的氫而不會發(fā)生氫脆，但經(jīng)過熱處理后，強(qiáng)度達(dá)到1760MPa1920MPa時，僅吸收了0.030.05PPM的氫，就會發(fā)生顯著的氫脆斷裂。而采用抗拉強(qiáng)度小于780MPa的普通鋼，即使吸收了1030PpM的氫，也未發(fā)現(xiàn)有氫脆斷裂現(xiàn)

3、象。2、機(jī)械加工在電鍍前的加工過程中，如軋制成型、機(jī)械加工、鉆孔、磨削中，由于潤滑劑的選用不當(dāng)造成分解會導(dǎo)致氫滲入金屬中。硬化熱處理后經(jīng)機(jī)械加工、磨削、冷成型冷矯直處理的制件對氫脆損傷特別敏感。同時如在冷軋、沖裁、壓彎、磨削等機(jī)加工過程中使得零件表面產(chǎn)生加工裂紋，會導(dǎo)致零件裂紋處滲氫后很難經(jīng)烘烤將氫析出。同時裂紋處又是應(yīng)力集中區(qū)，很容易造成零件在裂紋處延時斷裂。下圖所示為一款65Mn材料的組合螺母，因表面有嚴(yán)重的機(jī)加工裂紋，導(dǎo)致在電鍍后采用GBT/3098.17進(jìn)行氫脆測試過程中發(fā)生氫脆斷裂。3、熱處理熱處理工藝對高強(qiáng)度鋼、彈性緊固件電鍍后的氫脆是有較大影響的，若硬度達(dá)45HRC時（碳鋼類），

4、均會誘發(fā)或?qū)е聫椥跃o固件斷裂。在確保熱處理技術(shù)參數(shù)的前提下，選擇適宜的加熱溫度，合理的加熱時間，充分予以回火。以最大限度地消除組織應(yīng)力和熱應(yīng)力，避免其有害影響。4、應(yīng)力腐蝕由于內(nèi)外應(yīng)力而加速腐蝕的現(xiàn)象稱為應(yīng)力腐蝕強(qiáng)度的提高是由合金元素和熱處理工藝來決定的，但許多合金對應(yīng)力腐蝕是敏感的（即易蝕的），應(yīng)力腐蝕的形成是持續(xù)的表面拉伸應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)聯(lián)合作用下引起的破壞，它能導(dǎo)致正常的韌性材料產(chǎn)生裂紋和早期破壞，這種破壞也稱為應(yīng)力腐蝕開裂，其原因裂紋會沿著合金中不均勻的組織發(fā)展，而一般純金屬是不敏感的。隨著抗拉強(qiáng)度的提高，應(yīng)力腐蝕則越敏感，應(yīng)力腐蝕裂紋容易產(chǎn)生，所以高強(qiáng)度鋼在表面處理前必須進(jìn)行去應(yīng)力處理

5、。5、表面處理、在表面處理過程中，酸洗、陰極除油、電鍍均會造成鋼件滲氫。在航空業(yè)，抗拉強(qiáng)度R嚀1300MPa以上的高強(qiáng)度鋼，是被嚴(yán)令禁止采用酸洗、陰極除油、電鍍的。、鋼件上的鍍層產(chǎn)生腐蝕，金屬與水反應(yīng)生成氫原子，氫原子被鋼件吸收弁擴(kuò)散，這些微量的氫和應(yīng)力共同作用，就可能導(dǎo)致高強(qiáng)度鋼的氫脆斷裂，我們通常稱這種由于鍍層腐蝕而導(dǎo)致的環(huán)境氫脆現(xiàn)象為后脆”、在電鍍鎘、鋅、銀、錫、鉛、銘時，滲入鋼件的氫容易殘留下來，即這幾個鍍種容易導(dǎo)致滲氫。而銅、銀、金、鴇、鋁等金屬鍍層具有低氫擴(kuò)散性和低氫溶解性，滲氫較少。三、如何防止氫脆1、材料的選擇、在滿足設(shè)計(jì)角度的前提下，在選材上盡可能不要選擇高強(qiáng)度鋼，如SAE4

6、130、SAE4330、SAE4340、30CrMoSi、40CrNiMo、30CrMnSiNi2、40CrMnSiMoVa等。、選擇優(yōu)秀的原材料供應(yīng)商，杜絕冷軋材料表面冷軋痕以及線材的表面拉絲痕現(xiàn)象。2、機(jī)加工控制、選擇合適的機(jī)加工潤滑劑。、機(jī)加工模具、易損件定期更換，減少零件表面裂紋產(chǎn)生的幾率。4、熱處理控制、如果有條件，則采用等溫淬火的方式進(jìn)行熱處理加工O、淬火加熱時應(yīng)嚴(yán)防氧化和脫碳。、若零件經(jīng)淬火、焊接等工序后內(nèi)部殘留應(yīng)力較大，鍍前應(yīng)進(jìn)行回火處理，減少發(fā)生嚴(yán)重滲氫的隱患。4、消除應(yīng)力、在表面處理前對零件進(jìn)行去應(yīng)力處理。、盡可能在熱處理后杜絕機(jī)加工處理。、零件表面有腐蝕現(xiàn)象時，也應(yīng)進(jìn)行去

7、應(yīng)力處理。、去應(yīng)力要求參照GB/T19349。5、嚴(yán)格管控電鍍工藝、在對零件除銹或去氧化皮時，盡量采用機(jī)械方法如噴砂、噴丸、磨光、振光除銹，若采用酸洗，需在酸洗液中添加緩蝕劑。、在除油時，采用生物除油、化學(xué)除油、清洗劑或溶劑除油，滲氫量少。若采用電化學(xué)除油，則必須采用陽極除油。、在電鍍時，酸性鍍液或高電流效率的鍍液滲氫量少。一般而言，氯化物型鍍鋅電解液相對氫滲較少，產(chǎn)生氫脆的可能性也??；而氟化物鍍鋅電解液滲氫較多，產(chǎn)生氫脆的機(jī)率也較大。、在滿足產(chǎn)品技術(shù)條件要求的情況下，可采用不會造成滲氫的涂層，如達(dá)克羅涂覆層可以代替電鍍，不會發(fā)生氫脆。6、嚴(yán)格管控去氫工藝針對高強(qiáng)度鋼在電鍍完畢后應(yīng)按照顧客或標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行去氫處理對電鍍過程中滲氫較多的零件原則上應(yīng)盡快去氫，因?yàn)殄儗又械臍浜捅韺踊w金屬中的氫在向鋼基體內(nèi)部擴(kuò)散，其數(shù)量隨時間的延長而增加。新的國際標(biāo)準(zhǔn)草案規(guī)定最好在鍍后1小時內(nèi)，但不遲于3小時進(jìn)行去氫處理AMS2750D、對去氫爐的溫度均勻性以及系統(tǒng)精度按照的要求進(jìn)行嚴(yán)格管控。、以下緊固件產(chǎn)品電鍍后必須進(jìn)行去氫處理a、性能等級大于或等于10.9級的螺栓、螺釘和螺柱；b、硬度大于或等于370HV的彈性墊圈或彈性墊圈組合c、性能等級大于或等于12級的螺母；d、自攻螺釘、自攻自鉆螺釘、自攻鎖緊螺釘?shù)缺砻娲阌差惥o固件；e、抗拉強(qiáng)度大于或等于1000Mp