螺紋緊固件在制造的過(guò)程中,如調(diào)質(zhì)(淬火+高溫回火)、氰化、滲碳、電化學(xué)清洗、磷化、電鍍、滾壓碾制和機(jī)加工(不適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑而燒焦)等工序,或在服役環(huán)境中,由于陰極保護(hù)的反作用或腐蝕的反作用,氫原子有可能進(jìn)入鋼或其他金屬的基體,并滯留在基體內(nèi),在低于屈服強(qiáng)度的應(yīng)力狀態(tài)下,它將可能導(dǎo)致延伸性或承載能力的降低或喪失、裂紋(通常是亞微觀的),直致在服役過(guò)程或儲(chǔ)存過(guò)程中發(fā)生突然斷裂,造成嚴(yán)重的脆性失效。螺紋緊固件,尤其是高強(qiáng)度緊固件經(jīng)材料改制、冷成形、淬硬熱處理、磨削或機(jī)加工、碾制螺紋后,再進(jìn)行表面處理,極易受氫脆的破壞。 但是電鍍處理工序中的酸洗、電鍍是產(chǎn)生氫脆關(guān)鍵的因素之一。
(1)、酸洗:零件在酸洗時(shí),鋼鐵與酸反應(yīng)產(chǎn)生氫,F(xiàn)e+H+→Fe2++H2↑。鋼鐵此時(shí)與活性氫原子直接接觸,即使酸洗時(shí)間較短酸濃度較低,仍會(huì)有少量氫滲入。
(2)、除油:陰極電解除油雖然除油效率高,但通電時(shí)作為陰極的零件表面會(huì)析出氫原子,從而造成滲氫。
(3)、熱處理:高產(chǎn)量的熱處理生產(chǎn)線均采用連續(xù)式網(wǎng)帶爐,淬火爐內(nèi)一般會(huì)滴注一定量的甲醇和丙烷作為保護(hù)氣氛來(lái)防止脫碳。保護(hù)氣在裂解罐中高溫裂解出H2、CO、CO2、CH4等,此時(shí)零件在高溫環(huán)境下,氫較容易滲入。
(4)、電鍍:電鍍時(shí)零件同樣作為陰極,陰極上不但沉積鋅、鎳等鍍層,同樣會(huì)有氫的析出。不過(guò)有研究表明,鍍層對(duì)氫有阻隔作用,一旦零件上沉積了一定厚度的鍍層后,氫就很難再滲入鋼鐵基體,同樣,此前已滲入的氫也很難再逸出。
緊固件易產(chǎn)生氫脆失效危險(xiǎn)必須滿足下面的三個(gè)特征
A、高抗拉強(qiáng)度或硬化或表面淬硬;
B、吸附氫原子;
C、在拉伸應(yīng)力狀態(tài)下。
隨著零件硬度的提高、含碳量的增加、冷作硬化程度的強(qiáng)化,在酸洗和電鍍過(guò)程中。氫的溶解度和因此產(chǎn)生吸收氫的總量也將增加,也就是說(shuō)零件的氫脆敏感性就越強(qiáng)。直徑較小的零件比直徑較大的零件氫脆敏感性就強(qiáng)。