紧固件的氢脆化

一.氢脆化的原理.
当氢原子进入钢和其它金属中，它会存在于材料的结晶上，当对金属施予应力时，会因此而降低金属的延展性或负荷承受性能。氢脆是延迟性的破坏，由于钢中氢存在于应力集中部位，直到发生延迟破坏需要若干时间，而在一般的机械性能测试上往往忽略及遗漏了延展性的重要性，也无法在短时间的试验测出延迟破坏的倾向，使得紧固件虽在满意的机械性能状态或标准的的设计强度下如硬度屈服强度，冲击等等）仍产生破裂，经常是由很微小的裂痕造成突然间的崩坏。这种现象在合金上时常归于氢效应延迟破坏，氢应力裂痕或氢脆。
氢脆化在紧固件来说可能是最坏的问题发生原因之一，因为它是延迟破坏。通常在组装24小时后发生，但没有一定的准确时间，商用的紧固件种类在电镀后且具有洛氏C34或以上的硬度容易引起氢脆的失败.这些种类包括自攻螺丝,弹簧垫圈,Sems(组合垫圈的自攻螺丝),螺帽组合垫圈(Keps or conical assembly nut.),Grade螺栓和所有沉头螺丝产品.
二.产生氢脆化的主要因素
种种迹象显示,氢脆的潜在 向与产品作形式表面处理及钢内碳含量以及产品的硬度有关,且成正比.参考各规范及相关论文的研究结果显示,当产品脆性增加以及酸浸洗是造成的氢脆化的主要因素.产品在经过冷锻功冷加工后再硬化热处理,使产品的脆性增加,对氢脆损害特别的地程同.酸洗,磷酸盐,电镀,自动反应的过程和在大自然环境中使用,如阴极保护反应或腐蚀也会导致同样的结果.,
在紧固件上来说,通常在的Grade 2的螺栓或螺丝同意使用电镀,事实上也无氢脆化倾向,因为这些产品都是低碳钢以及无硬化.Grade5电镀后的螺栓或螺丝就很有要能有氢脆化的问题产生,这些产品都是使用中碳钢制造以及硬化处理到最高C34的硬度,但仍未听说有氢脆化的事情产生.8电镀 电镀后的螺栓或螺丝就有氢脆化的倾向,这些是使用中碳合金钢制造及硬化处理到最高C39的硬度.沉头螺丝也是使用中碳合金钢制造,硬化处理到最高C45的硬度,在所有标准种类的螺栓或螺丝中,电镀后的沉头螺丝有最高的氢脆化失败的可能性.
对于产品的破坏是否为氢脆所造成,有一个较简单的判断方法,那就是如果螺丝或螺栓在装置后1到48小时内破坏,且其破坏在头部与杆部以及螺纹与杆部的交接位置,那大概就是氢脆化破坏,如果螺丝在装置一段时间后破坏,这大概就是氢脆以外的问题,若是从组织上来观察,氢脆化破坏而为一种粒界破裂.
三.氢脆化的削除与防止
经研究调查结果显示,在测试任何材料对氢脆化的感受性是直接与材料本身氢侵入含量有关(侵入的型态与有效性0.因此烧烤过程中时间温度的关系不但取于钢的成份和组织而且也和电镀过程息息相关,另外大部分高强度的钢,共而快速跌落.
有很多原因可能使得紧固件脆化,氢脆化测试仅是最后的手段,重要的是事前的防范以预防及降低重大的损失.当制造过程管制(包括电镀处理过程)将可使氢脆化的机率降到最低.