紧固件的氢脆化
紧固件氢脆试验测试
紧固件氢脆试验测试是一种常用的测试方法，用于检测紧固件在使用过程中是否会因为吸氢而导致脆性破裂。
以下是紧固件氢脆试验测试的一般步骤：
1.样品制备：选取要测试的紧固件样品，并加工成一定的标准尺
寸和形状，如标准螺钉、螺母等。
2.预处理：将样品放入预处理液中，一般为盐酸、硫酸等酸性溶
液，以去除表面油脂和其他污染物。
3.吸氢处理：将处理过的样品放入含有氢气的高压容器中，在一
定的压力和温度下进行吸氢处理，一般为24小时。
4.试验：将处理过的样品在一定温度和载荷下进行拉伸试验，比
较试验前后的拉伸性能，如延伸率、断裂强度等。
5.结果分析：根据试验结果和标准要求，判断样品是否存在氢脆
现象，如存在，则进行原因分析并提出改进建议。
需要注意的是，紧固件氢脆试验测试需要严格遵守标准操作规程和安全操作要求，以确保测试结果的准确性和安全性。
同时，样品的选取、处理和试验条件的确定也需要根据具体要求进行，以满足测试的目的和要求。
氢脆防护技术解读
1.控制氢脆断裂的思路氢脆是溶于钢中的氢，聚合为氢分子，造成应力集中，超过钢的强度极限，在钢内部形成细小的裂纹，又称白点。
氢脆只可防，不可治。
氢脆一经产生，就消除不了，重在预防。
（氢在承受静载的紧固件中的扩散可以通过氢脆断裂前的延迟时间而直接观察到。
由于材料的氢脆倾向、材料中氢的总量、氢的扩散比以及旋加应力水平的不同，氢脆断裂时间延迟的变化很大，从几分钟到几天或几周不等，紧固件处理过程中对氢的吸收是累积性的，单一的某种处理引入零件的氢或许不足以导致氢脆，但多种处理引入零件的氢的累积却有可能导致氢脆）2.氢脆现象氢脆：是指氢原子侵入基体材料中而引起的材料延迟失效断裂。
它的发生需要满足两个条件：a、金属有较高的含氢量；b、一定的外力作用。
3.氢脆机理延迟断裂现象的产生是由于零件内部的氢向应力集中的部位扩散聚集,应力集中部位的金属缺陷多(原子点阵错位、空穴等)。
氢扩散到这些缺陷处,氢原子变成氢分子,产生巨大的压力,这个压力与材料内部的残留应力及材料受的外加应力,组成一个合力,当这合力超过材料的屈服强度,就会导致断裂发生。
氢脆既然与氢原子的扩散有关,扩散是需要时间的,扩散的速度与浓差梯度、温度和材料种类有关。
因此,氢脆通常表现为延迟断裂。
4.氢脆形成的环节第一类主要是由外部环境侵入的氢（外氢）引起的延迟断裂。
如裸露在空气表面外壳等连接使用的螺栓、螺母，在潮湿空气、雨水等环境中长期暴露而发生；第二类酸洗、电镀处理的制造过程中侵入钢中的氢（内氢）引起的延迟断裂。
如镀锌螺栓等在加载后，经过几小时或几天的较短时间后而发生。
对于前者，一般是由于在长期暴露过程中发生腐蚀，腐蚀坑处腐蚀反应生成的氢侵入而引起的；后者是由于制造过程如酸洗、电镀处理时侵入钢中的氢在应力的作用下向应力集中处集中而引起的。
热处理对于高强度螺纹紧固件，尤其是10.9级和12.9级螺钉，不但使用中碳合金结构钢，而且还要进行调质热处理。
对于自攻螺钉、自攻锁紧螺钉等，都要求进行浅层渗碳（碳氮共渗）。
氢脆的避免消除措施
金属材料的两种经常有关而又有别的被破坏（或断裂）的现象。
目前，由延迟断裂氢脆引发的弹性紧固件断裂自然是一个严重的产品质量问题，人们可以采取各种技术来减少和预防弹性紧固件的氢脆问题。
1．材料缺陷的影响
弹性紧固件材料表面缺陷对电镀锌的有害影响是不容忽视的，比如钢板表面轻微裂纹折叠、斑痕蚀坑夹杂和超过允许深度的脱碳层，都会对弹性紧固件镀锌产生十分有害的影响，压弯成型不当造成表面插划伤，局部应力集中等都会有不良影响。
⑶应选择氢脆性较小的镀锌电解液，一般而言，氯化物型镀锌电解液相对析氢较少，产生氢脆的可能性也小；而氰化物镀锌电解液析氢、渗氢较多，产生氢脆的机率也较大。
⑷采用有效的驱氢工序驱散渗氢，减少氢脆应力。驱氢温度一般为190-230℃，驱氢时间6-8h。在电镀锌后钝化前2h内进行，停留时间越短越好。
我要评论查看评论
2．热处理工艺的影响
热处理工艺对弹性紧固件电镀锌后的氢脆是有较大影响的，若硬度≥45HRc时，均会诱发或导致弹性紧固件断裂。
在确保热处理技术参数的前提下，选择适宜的加热温度，合理的加热时间，充分予以回火。以最大限度地消除组织应力和热应力，避免其有害影响。淬火加热时应严防氧化和脱碳，网带炉碳势控制在0.60%-0.70%,盐浴炉必须认真脱氧捞渣,进行硬度检测时,严格注意表面层造成硬度虚假现象，使硬度測试值失真。一般应控制在42-44HRc为佳，不要超过45HRc。
(1)
式中α为形状因子,可从断裂力学手册中查到。裂纹深度（a）的扩展速度(da／dt)随KI的变化,一般有图3所示的三阶段的关系，依据Ⅱ阶段的da／dt以及（1）式,可以估算寿命。
(整理)紧固件的氢脆处理
紧固件的氢脆处理文章引用自: [引用] 2008-03-12 | 发表者: 螺丝紧固件的氢脆是由于在早期处理过程中有氢原子进入材料内部。
多数情况下，紧固件在承受静态拉伸载荷的条件下发生氢脆。
在进行高应变速率材料试验，如普通拉伸试验时，不易发生氢脆。
氢原子通常向材料中承受三向应力的区域扩散。
材料中的应力水平与系统中氢的聚集程度将影响氢扩散到陷阱位置的比例。
氢在陷阱位置的聚集将使得材料的断裂应力下降，以致在材料中出现裂纹形成、裂纹扩展及至失效等现象。
氢在承受静载的紧固件中的扩散可以通过氢脆断裂前的延迟时间而直接观察到。
由于材料的氢脆倾向、材料中氢的总量、氢的扩散比以及旋加应力水平的不同，氢脆断裂时间延迟的变化很大，从几分钟到几天或几周不等。
如果紧固件在处理过程中曾经接触过具有氢离子的环境，它就有可能发生氢脆。
在钢发生化学或电化学反应的过程中产生氢的任何处理都将使氢进入材料，从而增加材料的氢脆倾向。
汽车工业中使用的钢质紧固件在环境腐蚀、阴极电解除油、酸液去氧化皮、化学清洗、发黑和电镀一类的化学转化膜处理条件下，都将与活性氢原子直接接触。
由于电镀处理过程将产生氢，其对钢制紧固件氢的吸收所起作用最大。
电镀过程中吸收氢的总量在很大程度上取决于电镀液的效率。
总的来说，高效电镀处理产生的氢比低效电镀处理产生的氢要少。
电镀滚桶中电镀液装载量的过多或过少等因素将对电镀处理的效率产生很大的影响。
其它与钢作用时产生氢的过程，如酸洗、热处理后去氧化皮或镀前处理，其影响也都是不容忽视的。
John-son的研究很好地描述了浸入酸液对钢的韧性的影响。
紧固件处理过程中对氢的吸收是累积性的。
单一的某种处理引入零件的氢或许不足以导致氢脆，但多种处理引入零件的氢的累积却有可能导致氢脆。
电镀或清洗过程中氢吸收的不利影响可在电镀后的加热处理（通常是指烘烤）过程中予以消除或减轻。
氢脆危害的严重程度通常取决于紧固件的强度级别和/或冷加工状况。
紧固件产品电镀后必须进行去处氢脆处理
关于氢脆问题1、螺纹紧固件氢脆产生的原因及危害螺纹紧固件在制造的过程（如：调质（淬火＋高温回火）、氰化、渗炭、化学清洗、磷化、电镀、滚压碾制和机加工（不适当的润滑而烧焦）等工序）和服役环境中，由于阴极保护的反作用或腐蚀的反作用，氢原子有可能进入钢或其他金属的基体，并滞留在基体内，在低于屈服强度（合金的公称强度）的应力状态下，它将可能导致延伸性或承载能力的降低或丧失、裂纹（通常是亚微观的），直致在服役过程或储存过程中发生突然断裂，造成严重的脆性失效。
螺纹紧固件，尤其是高强度紧固件经冷拔、冷成形、碾制螺纹、机加工、磨削后，再进行淬硬热处理、电镀处理，极易受氢脆的破坏。
导致紧固件氢脆的原因很多，但是电镀处理工序是关键的因素之一。
紧固件由于氢脆产生的脆性断裂，一般发生的很突然，是无法预料的，故这种失效的形式造成的后果是很严重的。
尤其是在有安全性能要求时，减少氢脆的产生是很有必要的，因此，电镀紧固件去除氢脆是一项很重要的工作工作。
2、紧固件易产生氢脆失效危险的情况及特征A、高抗拉强度或硬化或表面淬硬；B、吸附氢原子；C、在拉伸应力状态下。
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。
3、减少电镀紧固件氢脆的措施A、加工硬度大于或等于320HV的电镀紧固件，在清洗过程前，应增加应力释放过程；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。
B、硬度超过320HV的紧固件在进行冷拔、冷成形、机械加工、磨削后进行热处理工序时，则应符合ISO9587D的规定；C、应尽可能避免有意引入残余应力办法。
如：螺栓、螺钉在热处理后碾制螺纹；D、经热处理或冷作硬化的硬度超过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。
紧固件氢脆试验测试
紧固件氢脆试验测试
在工程和制造领域中，紧固件的质量和可靠性非常重要。
然而，由于氢脆问题的存在，紧固件的性能可能会受到严重影响。
氢脆是一种由于紧固件在制造和使用过程中吸收了氢气而导致的材料脆化现象。
为了确保紧固件的质量和可靠性，进行氢脆试验测试是必不可少的。
氢脆试验测试旨在评估紧固件在氢气环境中的抗脆性能。
该测试通常通过将紧固件暴露在一定浓度的氢气环境中，以模拟实际工作条件下可能存在的氢气环境，然后对紧固件进行拉伸、扭转或冲击等加载，观察其是否发生脆断现象。
在氢脆试验测试中，紧固件的材料和制造工艺非常重要。
一些常见的高强度合金钢、不锈钢和镀锌钢等材料在氢气环境中较容易发生氢脆现象。
因此，在设计和选择紧固件材料时，需要考虑其抗氢脆性能。
此外，制造工艺也会对紧固件的抗氢脆性能产生影响。
例如，热处理和电镀等工艺可能导致氢的吸收，增加紧固件发生氢脆的风险。
因此，在制造过程中需要采取相应的措施，如控制热处理温度和时间，选择合适的电镀方法等，以减少氢的吸收。
进行氢脆试验测试的目的是识别和评估紧固件的氢脆风险，并采取相
应的措施进行改进。
一旦发现某种紧固件在氢脆试验测试中存在问题，可以尝试改变材料、制造工艺或采用其他防护措施，以提高紧固件的抗氢脆性能。
总之，紧固件氢脆试验测试是确保紧固件质量和可靠性的重要步骤。
通过评估紧固件在氢气环境中的抗脆性能，可以及时发现和解决氢脆问题，以确保紧固件在实际工作条件下的可靠性和安全性。
氢脆失效危害巨大，它是如何发生的，生产过程中如何预防？
氢脆失效危害巨大，它是如何发生的，生产过程中如何预防？一、氢脆的概念及机理氢脆是工程失效分析中经常提到的一个术语。
顾名思义，它是由氢引起的金属材料的脆化。
其机理是氢原子沿晶界进驻晶界并向内扩散并聚集，并在应力作用下最终导致沿晶界开裂，从而导致金属材料最终产生脆性断裂。
与氢脆相关联的另一种失效模式是应力腐蚀。
氢脆机理非常复杂，氢脆断裂现象多种多样。
国内外氢脆理论有很多种，如位错钉扎理论、晶界聚集理论、氢气泡理论、脆性相理论等。
迄今为止，还没有统一的理论能够解释所有的氢脆现象。
但从理论上讲，氢不仅能使金属材料变脆，也能使金属材料变韧，即氢能致软化也能硬化。
在失效分析中，特别是在断裂分析中，裂纹并不总是以脆性的形式出现，而是也会以韧窝断裂的形式出现。
二、氢的来源及其在金属中的存在形态金属材料中氢的来源一般有两种。
一种是内氢，也就是材料内部含有的氢，其来源有：1.金属材料在冶炼、焊接或熔铸的时候导致内部残留的氢；2.金属材料在化学及电化学处理过程中，如电镀、酸洗时，进入金属内部的氢。
另一种是环境氢，即外来的氢。
零件或构件处于含氢的环境中工作，简称“临氢”。
金属材料在含氢的高温气氛中加热时，进入金属内部的氢。
氢在金属中的存在形态有如下几种：溶解氢：以间隙原子状态固溶于金属中的氢[H]；化合氢：形成各种氢化物；TiH、NiH、VH、ZrH、NbH等分子氢：气态H2存在于金属内部的气孔、裂缝中；氢还可以与各种合金元素溶质原子、晶体缺陷、各种化合物相发生程度不同的结合。
如与位错结合成为Cottrell气团。
三、氢脆的种类及其特征1. 氢蚀（氢+第二相→高压气体）发生氢鼓泡的温度较高，在205－595℃。
例如碳钢在300－500℃的高压氢气氛中工作，氢与钢中的碳结合生成CH4而断裂。
反应公式：H+C=H4C。
宏观断口形貌呈氧化色，颗粒状；微观断口晶界明显加宽，呈沿晶断裂。
2. 白点（发裂）通常发生于大型钢锻件中。
gb品5267-2002紧固件表面处理标准.doc
博客首页>>【技术】GB/T5267-2002 [紧固件表面处理]标准介绍2006-8-3 0:39:07GB/T5267-2002 [紧固件表面处理]标准介绍紧固件一般都需要经过表面处理，紧固件表面处理的种类很多，一般常用的有电镀、氧化、磷化、非电解锌片涂层处理等。
但是，电镀紧固件在紧固件的实际使用中占有很大的比例。
尤其在汽车、拖拉机、家电、仪器仪表、航天航空、通讯等行业和领域中使用更为广泛。
然而，对于螺纹紧固件来说，使用中不仅要求具有一定的防腐能力，而且，还必须保证螺纹的互换性，在这里也可称之为旋合性，。
为了同时满足螺纹紧固件在使用中要求的“防腐”和“互换”双重使用性能，制定专门的电镀层标准是非常必要的。
GB/T5267.1－2002[螺纹紧固件电镀层]标准是国家标准“紧固件表面处理”系列标准之一，该标准包括：GB/T5267.1-2002 [紧固件电镀层]；GB/T5267.2-2002 [紧固件非电解锌片涂层] 两标准。
本标准等同采用国际标准ISO4042；1999 [螺纹紧固件电镀层]。
本标准代替GB/T5267-1985 [螺纹紧固件电镀层]标准。
一、GB/T5267.1-2002 [紧固件电镀层]标准介绍本标准规定了钢和钢合金电镀紧固件的尺寸要求、镀层厚度，并给出了高抗拉强度或硬化或表面淬硬紧固件消除氢脆的建议。
本标准适用于螺纹紧固件或其他紧固件电镀层，对于自攻螺钉、木螺钉、自钻自攻螺钉和自挤螺钉等可切削或碾压出与其相配的内螺纹的紧固件也是基本适用的。
本标准的规定也适用于非螺纹紧固件，如：垫圈和销等。
本标准与GB/T5267-1985相比主要变化如下：－调整了术语和定义内容；－取消了电镀层的使用条件；－增加了螺距P=0.2～0.3mm的镀层厚度上偏差值的规定，并调整部分其他螺距的镀层上偏差值的规定；－取消了旧标准有关镀层厚度验收检查的规定，采用GB/T90.1的规定；－调整并补充有关去除氢脆的资料；－取消局部厚度的测量方法；－增加螺纹零件电镀层的代码标记制度；－调整对“可容纳的金属镀层厚度的指导程序；－增加镀层标记示例。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
紧固件的氢脆化
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.
本文版权所属标准件之都网，如需转载、摘编或以其它方式使用本文内容，请在授权范围内使用，并标注“来源：标准件之都”。