氢脆现象对螺纹紧固件强度的影响
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。
氢脆现象对螺纹紧固件强度的影响

氢脆现象对螺纹紧固件强度的影响高强度螺栓的强度水平一般分为8.8、9.8、10.9和12.9四个级别,通常为调质处理的中碳钢或中碳合金钢。
高强度螺栓联接对节约原材料成本,节省装配位置及减轻整车、整机重量等方面无疑具有不可替代的优势。
但目前,由氢脆引发的钢制螺纹紧固件联接断裂仍然是一个严重的产品质量问题。
电镀诱发的氢脆断裂出现的时间长短不一,有的是投入使用后断裂;有的是还在交付试验中或在寿命试验之中;有的是还在等待交付中;有的是在装配过程中;有的是断裂在电镀过程之中。
人们可以采取各种技术来减少或预防螺纹紧固件中产生的氢脆问题。
一、氢脆形成的理论与机理所谓氢脆,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。
氢脆大体上可分为以下两类:第一类主要是由外部环境侵入的氢(外氢)引起的延迟断裂。
如车辆车厢、驾驶室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。
研究表明,实际使用的螺纹紧固件在自然环境下发生氢脆断裂的主要是淬火回火的马氏体系钢,一般发生在屈服强度>620MPa、硬度≥32HRc的高强度材料。
钢的屈服点愈高愈容易发生氢脆破坏,即使只含少量的氢气,也可能导致破坏。
材料强度对氢脆敏感性的影响是:随着钢的强度的提高,其变脆指数也升高,而持久强度降低,说明钢的强度越高,对氢脆越敏感。
车辆结构中的螺纹紧固件,起着连接、紧固和密封的作用,装配时必须拧紧,联接的部件不同,所受的载荷各不同。
有的承受弯曲或剪切应力,有的承受反复交变的拉应力和压应力,也有的承受冲击载荷或同时承受上述几种载荷,由于氢脆具有延迟性和突发性,所以它的危害很大。
紧固件质量控制与检测考核试卷

B.调整发动机部件
C.作为汽车装饰
D.承受汽车重量
20.在紧固件的质量控制中,以下哪种措施有助于提高生产效率?()
A.采用自动化检测设备
B.增加人工检测环节
C.减少检验项目
D.使用低质量材料
(以下为答题纸,请考生将答案填写在相应的括号内):
1. ( ) 2. ( ) 3. ( ) 4. ( ) 5. ( )
A.抗拉强度
B.屈服强度
C.延伸率
D.硬度
5.紧固件在安装过程中,以下哪些做法可以减少氢脆的风险?()
A.使用低氢含量的材料
B.控制装配速度
C.对紧固件进行烘干处理
D.使用防氢脆涂层
6.以下哪些情况可能导致紧固件的腐蚀?()
A.潮湿环境
B.化学侵蚀
C.电化学腐蚀
D.物理磨损
7.紧固件质量控制中,以下哪些是非破坏性检测方法?()
1.紧固件的抗拉强度是指材料在拉伸过程中达到的最大应力,直到断裂为止,通常用______表示。
2.紧固件的扭矩系数是一个无量纲的参数,它表示为了达到预定的预紧力所需的______与螺纹公称直径的比值。
3.在紧固件的质量检测中,______是一种常用的非破坏性检测方法,用于检测材料的内部缺陷。
4.紧固件的表面处理可以增加其防锈能力,常见的表面处理方法有镀锌、镍、铬等,其中______是一种环保的表面处理方式。
C.检测紧固件的抗扭强度
D.检测紧固件的疲劳寿命
8.以下哪种紧固件连接方式不适合承受高动态载荷?()
A.螺栓连接
B.螺钉连接
C.粘接连接
D.销连接
9.紧固件在装配过程中,以下哪项措施不能有效防止氢脆?()
螺纹紧固件氢脆产生的原因及危害

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。
紧固件四大性能检测

四、再回火试验
8.8~12.9级的螺栓、螺钉和螺柱,应根据实际生产中的最低回火温度低10℃保温30min的再回火试验。在同一试样上,试验前后三点硬度平均值之差不得超过20HV。再回火试验可以检查因淬火硬度不足,用过低的温度回火来勉强到达规定的硬度范围的不正确操作,保证零件的综合力学性能。特别是低碳马氏体钢制造的螺纹紧固件,采用低温回火,尽管其它力学性能可以达到要求,但测量保证应力时,残余伸长量波动很大,远远大于12.5um。而且在某些使用条件下会发生突然的断裂现象。在一些汽车及建筑用螺栓中,已出现过突然断裂的现象。当采用最低回火温度回火后,可降低上述现象。但是用低碳马氏体钢制造10.9级螺栓时,应当特别慎重。
二、脱碳与渗碳
在大批量热处理生产过程中,金相法也好,显微硬度法也好,只能是定时抽检。因为其检查时间长,成本高。为了及时判断炉子的控碳情况,可以用火花检测和洛氏硬度检测对脱碳和渗碳作初步的判断。火花检测是把淬过火的零件,在砂轮机上由表及里轻轻磨火花判别表层和心部的碳量是否一致。当然这要求操作者要有熟练的技巧和火花鉴别能力。洛氏硬度检测是在六角螺栓的一个侧面上进行。先把淬过火的零件的一个六角平面用砂纸轻轻磨光,测第一次洛氏硬度。然后再把这个面在砂轮机上磨去0.5mm左右,再测一次洛氏硬度。如果两次的硬度值基本相同,说明既不脱碳、也不渗碳。前次硬度低于后次硬度时,说明表面脱碳。前次硬度高于后次时,说明表面渗碳。在一般情况下,两次硬度差在5HRC以内时,用金相法或显微硬度法检查时,零件的脱碳或渗碳基本在合格范围内。
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。
螺纹紧固件电镀层标准介绍

螺纹紧固件电镀层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。
本标准的附录D“批平均镀层厚度的测量方法”和附录E“螺纹零件电镀层A类代号标记方法”两附录为规范性附录,附录A“去除氢脆措施”、附录B“金属镀层盐雾腐蚀的防护性能”、附录C“可容纳的金属镀层厚度的指导程序”、附录F“镀层标记示例”、及附录G“螺钉和螺母的表面积”为资料性附录。
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氢脆现象对螺纹紧固件强度的影响高强度螺栓的强度水平一般分为8.8、9.8、10.9和12.9四个级别,通常为调质处理的中碳钢或中碳合金钢。
高强度螺栓联接对节约原材料成本,节省装配位置及减轻整车、整机重量等方面无疑具有不可替代的优势。
但目前,由氢脆引发的钢制螺纹紧固件联接断裂仍然是一个严重的产品质量问题。
电镀诱发的氢脆断裂出现的时间长短不一,有的是投入使用后断裂;有的是还在交付试验中或在寿命试验之中;有的是还在等待交付中;有的是在装配过程中;有的是断裂在电镀过程之中。
人们可以采取各种技术来减少或预防螺纹紧固件中产生的氢脆问题。
一、氢脆形成的理论与机理所谓氢脆,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。
氢脆大体上可分为以下两类:第一类主要是由外部环境侵入的氢(外氢)引起的延迟断裂。
如车辆车厢、驾驶室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)弓I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。
研究表明,实际使用的螺纹紧固件在自然环境下发生氢脆断裂的主要是淬火回火的马氏体系钢,一般发生在屈服强度〉620MPa、硬度》32HRC的高强度材料。
钢的屈服点愈高愈容易发生氢脆破坏,即使只含少量的氢气,也可能导致破坏。
材料强度对氢脆敏感性的影响是:随着钢的强度的提高,其变脆指数也升高,而持久强度降低,说明钢的强度越高,对氢脆越敏感。
车辆结构中的螺纹紧固件,起着连接、紧固和密封的作用,装配时必须拧紧,联接的部件不同,所受的载荷各不同。
有的承受弯曲或剪切应力,有的承受反复交变的拉应力和压应力,也有的承受冲击载荷或同时承受上述几种载荷,由于氢脆具有延迟性和突发性,所以它的危害很大。
1、氢脆理论来源最早的关于氢脆失效理论之一,是在1874年发表的。
试验观察,当钢丝短时间浸入盐酸或硫酸中时,其韧性明显下降。
经过研究得出任何一种酸,只要它能产生氢,当与钢作用时,都将导致钢的韧性下降”的结论。
2、氢脆破断机理氢脆破断机理目前分别有氢气压力假说、位错假说、氢吸附假说和晶格脆化假说。
氢原子具有最小的原子半径(R H=0.53A ),所以易于进入金属内部•当在一定的应力(包括外加的、残余的以及原子之间的相互作用力)作用下,在局部的应力集中处产生滑移和塑性变形,进而产生微裂纹核。
在已有裂纹前沿的三向应力区域内,由于位错的塞积而产生微裂纹核,这些微裂纹核如果没有氢的进一步作用,当裂纹继续向内深入扩展所需的活化能超过这种深入扩展所能引起的应变能的降低时,这种裂纹一般是不会扩展的。
但当钢中溶有一定氢的情况下,氢原子继续在微裂纹中扩散、聚集,由两个氢原子变成一个氢分子,H++e^H、2H H H2f,同时体积增大,即一个氢分子的体积比两个氢原子的和大。
此时在氢聚集的部位会产生巨大的体积膨胀效应,导致许多微裂纹相互合并,并与原有裂纹连接,微裂纹继续向前扩展,这样不断循环,直到剩余的有效截面小到不能支持外载荷时,即发生瞬时断裂失效。
裂纹扩展的方向将决定于内应力或外加应力的方向,但使钢件氢脆失效所需的力则主要来自氢。
由于氢在金属中扩散需要一定时间,裂纹扩展也有一定的速率,因此氢脆破断存在着潜伏期。
应力愈大微裂纹的生核率愈大,裂纹的扩展速率也愈大,则氢脆破断的潜伏期也愈短。
当应力小于氢脆破断的下限应力时,不能造成必要的应力集中,并推动位错的运动和造成大量的位错塞积,因而也不能产生微小的裂纹核,即使能生成个别的裂纹核也不能相互合并或连接,当金属的屈服强度极限很高时,裂纹尖端的应力集中系数就大,微裂纹的生核率就高,裂纹扩展速度就快,就容易产生氢脆。
二、氢脆发生的环节影响氢脆现象的因素有多种,即氢脆的发生环节。
如:基体材料的机械和物理性能、扩散比、温度、氢的聚集、零件表面状况、应力水平、应力状态、活动裂纹前端的动力学特性等等。
螺纹紧固件,尤其是高强度紧固件经材料改制T冷镦成型T滚搓螺纹T调质热处理T磨削或机加工后,再进行表面处理,极易受氢脆的破坏。
表色工序中的酸洗、电镀是产生氢脆关键的因素之一。
1、热处理对于高强度螺纹紧固件,尤其是10.9级和12.9级螺栓,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)。
为了避免加热中螺纹氧化、脱碳,且得到光亮和光洁的表面,采用保护气氛或渗碳气氛,气氛常采用高纯度甲醇经高温催化裂解:CH30H>C0+2H 2,炉内气氛成分出(64% )、CO (32% )、CO2(V 1% )、CH4 (0.2% )、CH3OH (余量)。
在淬火加热和渗碳(碳氮共渗)时,较高的加热温度下,氢很容易渗入工件应力集中的区域(如螺栓头杆结合处)。
渗入钢中的氢一般以原子状态存在,但为降低能量,总是与杂质原子、位错、空位、晶粒边界及滑移带等相互作用,并力图结合成氢分子。
氢的这一行为对钢的氢脆破坏有重要影响。
2、酸洗紧固件用户市场对紧固件表面的要求越来越高(即要求紧固件表面具有特殊的处理、防蚀性、均一的摩擦系数和起动扭矩等)。
表面处理除发黑外,通常是电镀、有机和无机物涂覆或磷化,所有这些工艺都有一个共同的前提,必须除去紧固件表面黑色氧化层,使金属具有光亮。
为此,就必须对紧固件进行酸洗。
酸洗是把紧固件放在稀盐酸中搅动1--10min。
酸洗是紧固件电镀过程中产生渗氢作用的主要环节,紧固件在酸洗时存在反应:Fe+2HCI二FeCI 2+H2 I在酸洗中钢所吸收的氢是随时间的平方根而成线性增长达到饱和值,在PH值较低的溶液中其饱和值较高,而PH值较高则饱和值较低。
3、除油在电镀除油过程中渗氢的环节主要存在于电镀除油中,由于阴极除油的速度较快,多数企业采取阴极和阴阳交替联合除油。
但阴极除油过程会产生大量的氢原子,附着在紧固件表面,从而产生渗氢。
4、电镀镀锌过程中,阴极上除了锌的沉积外还有氢的析出。
因此,镀锌时同时会产生渗氢现象。
但由于锌有阻止氢渗透作用,当紧固件表面沉积一薄层锌后,该镀层将阻碍氢原子向紧固件内部扩散。
同理,若紧固件在镀锌前已有渗氢,镀锌后其内部的氢亦不易逸出。
三、氢脆的消除为了减小氢脆倾向,应从材料和工艺的角度考虑。
1、材料与热处理首先尽量选择氢脆倾向小的钢材,应尽量选用含Mo的合金结构钢。
Mo具有抑止氢扩散的能力,从而可以抑止氢脆破断的产生,减少氢脆的危害。
如可用SCM435 (35CrMo )、SCM440 (42CrMo)或ML20MnTiB钢制造10.9级、12.9级高强度紧固件。
在进行紧固件调质热处理时,加热炉内应保证有足够的保护气氛,碳势在0.35%--0.45%的前提下,尽量减少载气富化气的供给量,使炉内氢的浓度降低,也就使紧固件中氢的渗入量减少。
适当降低淬火加热温度,由于氢在金属中的溶解度与温度有关,所以降低温度,可减少紧固件的吸氢量,对SCM435(35CrMo )、SCM440(42CrMo )钢淬火或复碳工艺,加热温度一律控制在850 C (淬火)--870 C (复碳)。
对自攻螺钉、自攻锁紧螺钉渗碳(碳氮共渗)时,碳势控制在0.90%--1.10%。
在保证螺纹紧固件达到各项力学性能指标的基础上(尤其把强度和保证应力控制在合格范围内),如对汽车高强度螺栓的硬度控制在中间差范围内,可取得实际的效果,见表1。
表1 高强度螺栓技术要求控制范围2、酸洗与电镀在满足螺纹紧固件技术条件的情况下,可采用不会造成渗氢的涂层,如机械镀锌、无铬锌铝涂层和电泳涂层,不会发生氢脆,耐蚀性高、附着力强,且比电解镀锌环保。
而在一般以防蚀、防腐及装饰为主要目的,而进行电解镀锌,对硬度》32HRC的螺纹紧固件,镀层厚度应控制在<8 am高强度紧固件的清洗、去除氧化皮等最好应用喷丸、喷砂清理,或者是三氯乙烯清洗、阳极清洗等方法,必须尽量避免使用导致氢脆性的酸洗(阴极清洗)方法。
a. 高强度紧固件(如波形弹垫、锥形弹垫)一般不进行强酸洗。
b. 对于抗拉强度>1200MPa的紧固件不允许用强酸洗,抗拉强度在lOOOMPa以上的螺纹紧固件,酸洗时间尽量减少,控制在1--3min。
c. 酸洗所用酸的浓度不宜太高,在3%--5%之间为佳。
四、镀后驱氢与氢脆检查氢损伤或氢脆的表现形式有两种,一般可以分为不可逆氢脆和可逆氢脆,前者指氢造成永久性损伤,其缺陷是氢致鼓泡,或材料中出现白点、发纹等;可逆氢脆是指排除氢后力学性能可以恢复的氢脆现象。
高强度紧固件的金相组织显示一般都属于可逆氢脆,可通过镀后驱氢消除氢脆。
用美国LECO测氢仪测量GB5782M1® 70外六角螺栓不经镀锌处理,螺栓的氢含量不足1X10"6,酸洗之后测得的氢含量只有轻微增加。
35、ML35和SCM435钢的氢含量不足1X10-6,而在镀锌之后,测得氢含量分别超过了 5.5 X I0-6、6.5 X I0-6和1.0 X10-6。
把氢含量为5.5 X0-6的35钢和氢含量1.0 X0-6的SCM435钢镀锌螺栓,去除镀层后测得氢含量仅为0.2 X0-6和0.96 X0-6,这说明电镀处理产生的氢大部分都驻留在镀层中,而不是在基体材料中。
氢含量的试验表明,酸洗将少量的氢渗入到材料中,而电镀处理试样中的氢含量要比酸洗试样中的氢含量多得多,且氢主要驻留在镀层中驱氢处理使导致氢损伤减小的机理还在探讨,但从以上3种材料驱氢试验后断裂应力的恢复表明,驱氢处理是减小氢脆损伤的有力对策。
尽管在驱氢处理中只除去了很小一部份氢,驱氢处理可使钢中的氢重新分布,并使之不易于聚集到较为危险的陷阱位置,也就是说驱氢处理可以防止螺纹紧固件中的氢聚集到应力集中的部位由于温度可提高氢在钢中的扩散系数,因此,150--200 C保温可以排除氢脆,但温度过高,例如,400 C以上,氢在钢中溶解度也增加,氢不再自动从钢中逸出,达不到驱氢的目的。
1、镀后驱氢驱氢处理是一种能够使氢的聚集减少到氢脆临界水平以下的处理方法。
为防止产生氢脆,高强度紧固件必须在镀后规范驱氢工艺,其要求为:a. 驱氢越早开始越好,在紧固件镀锌后,未钝化之前进行。
b. 电镀至驱氢的间隔时间,抗拉强度》1200MPa的紧固件,不得大于1h;抗拉强度在800-1180MPa的工件不得大于2h。
驱氢时间从达到规定的温度时开始计算。
c. 对带洛氏硬度在>45HRC的弹性垫圈的组合件,不论性能等级, 电镀在190--210 °C;磷化在140-160 C驱氢处理,驱氢时间8--12h , 而其它紧固件可根据性能等级,驱氢工艺见表2。