氫脆現(xiàn)象

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發(fā)表于 2009-12-12 16:20:13 | 只看該作者 |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式

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(guò)汽車(chē)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)40%～50%。某特種產(chǎn)品鍍鎘件在使用過(guò)程中曾出現(xiàn)過(guò)批量裂紋斷裂,曾組織過(guò)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;獵槍精鍛用的芯棒,經(jīng)多次鍍鉻之后,墮地?cái)嗔?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(wú)需外加應(yīng)力就產(chǎn)生裂紋,再也無(wú)法用去氫來(lái)恢復(fù)原有的韌性。

2 氫脆機(jī)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(guò)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(lèi)有關(guān)。因此,氫脆通常表現(xiàn)為延遲斷裂。

氫原子具有最小的原子半徑,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。鍍鎘層是最難擴(kuò)散的,鍍鎘時(shí)產(chǎn)生的氫,最初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(guò)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(lái)。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(guò)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、避免和消除的措施
.1　減少金屬中滲氫的數(shù)量
在除銹和氧化皮時(shí),盡量采用吹砂除銹,若采用酸洗,需在酸洗液中添加若丁等緩蝕劑;在除油時(shí),采用化學(xué)除油、清洗劑或溶劑除油,滲氫量較少,若采用電化學(xué)除油,先陰極后陽(yáng)極;在電鍍時(shí),堿性鍍液或高電流效率的鍍液滲氫量較少。
2　采用低氫擴(kuò)散性和低氫溶解度的鍍涂層
一般認(rèn)為,在電鍍Ｃｒ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｐｂ時(shí),滲入鋼件的氫容易殘留下來(lái),而Ｃｕ、Ｍｏ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｗ等金屬鍍層具有低氫擴(kuò)散性和低氫溶解度,滲氫較少。在滿(mǎn)足產(chǎn)品技術(shù)條件要求的情況下,可采用不會(huì)造成滲氫的涂層,如機(jī)械鍍鋅可以,不會(huì)發(fā)生氫脆,耐蝕性高,附著力好,厚5～100μｍ，成本低。
3　鍍前去應(yīng)力和鍍后去氫以消除氫脆