氢脆现象
氢脆 应力曲线
氢脆应力曲线
氢脆是指金属在含有氢气的环境中容易发生脆性断裂的现象。
氢脆常见于高强度钢材、合金和易于氢化的金属材料，如高强度钢、不锈钢、铁铁合金等。
氢脆的应力曲线可以用以描述该现象。
一般来说，应力曲线可以分为以下几个阶段：
1. 塑性形变阶段：在初始应力下，材料会发生一定程度的塑性形变，但不发生断裂。
2. 弹性形变阶段：随着应力的增加，材料会发生弹性形变，此时应力-应变曲线呈线性关系。
3. 应变硬化阶段：当应力继续增加，材料开始发生位错和晶界移动，产生一定的应变硬化。
4. 氢脆敏感区：当材料中存在氢气时，应力-应变曲线会出现一个陡峭的下降区域，这是氢脆敏感区。
在这个区域，材料的延伸性急剧下降，发生脆性断裂的风险增加。
5. 氢脆断裂阶段：当应力超过氢脆敏感区的临界值时，材料会发生脆性断裂。
需要注意的是，氢脆的应力曲线会受到多种因素的影响，例如氢气浓度、应变速率、温度等。
因此，在设计和使用金属材料时，需要考虑氢脆现象并采取相应的措施来减少氢脆风险。
氢脆的概念、机理及应对措施详解
氢脆的概念、机理及应对措施详解一、氢脆的概念氢脆是指金属材料在冶炼、加工、热处理、酸洗和电镀等过程中，或在含氢介质中长期使用时，材料由于吸氢或氢渗而造成机械性能严重退化，发生脆断的现象。
人们不仅在普通的钢材中发现氢脆现象，在不锈钢、铝合金、钛合金、镍基合金和锆合金中也都有此现象。
从机械性能上看，氢脆有以下表现：氢对金属材料的屈服强度和极限强度影响不大，但使延伸率是断面收缩率严重下降，疲劳寿命明显缩短，冲击韧性值显著降低。
在低于断裂强度拉伸应力的持续作用下，材料经过一段时期后会突然脆断。
二、氢脆的机理氢脆的机理学术界还有争议，但大多数学者认为以下几种效应是氢脆发生的主要原因：1、在金属凝固的过程中，溶入其中的氢没能及时释放出来，向金属中缺陷附近扩散，到室温时原子氢在缺陷处结合成分子氢并不断聚集，从而产生巨大的内压力，使金属发生裂纹。
2、在石油工业的加氢裂解炉里，工作温度为300-500度，氢气压力高达几十个到上百个大气压力，这时氢可渗入钢中与碳发生化学反应生成甲烷。
甲烷气泡可在钢中夹杂物或晶界等场所成核，长大，并产生高压导致钢材损伤。
3、在应力作用下，固溶在金属中的氢也可能引起氢脆。
金属中的原子是按一定的规则周期性地排列起来的，称为晶格。
氢原子一般处于金属原子之间的空隙中，晶格中发生原子错排的局部地方称为位错，氢原子易于聚集在位错附近。
金属材料所外力作用时，材料内部的应力分布是不均匀的，在材料外形迅速过渡区域或在材料内部缺陷和微裂纹处会发生应力集中。
在应力梯度作用下氢原子在晶格内扩散或跟随位错运动向应力集中区域。
由于氢和金属原子之间的交互作用使金属原子间的结合力变弱，这样在高氢区会萌生出裂纹并扩展，导致了脆断。
另外，由于氢在应力集中区富集促进了该区域塑性变形，从而产生裂纹并扩展。
还有，在晶体中存在着很多的微裂纹，氢向裂纹聚集时有吸附在裂纹表面，使表面能降低，因此裂纹容易扩展。
4、某些金属与氢有较大的亲和力，过饱和氢与这种金属原子易结合生成氢化物，或在外力作用下应力集中区聚集的高浓度的氢与该种金属原子结合生成氢化物。
酸洗相关：氢脆的原理
关于氢脆问题
酸洗过程如果处理不当，常常会发生氢脆现象，又称为渗氢现象。
什么是氢脆？为什么会发生氢脆现象？
氢脆是指金属设备器壁受到氢的侵蚀，造成材料塑性和强度降低，并因此而导致的开裂或延迟性的脆性破坏，主要发生在碳钢和低合金钢中。
炼钢、焊接、电镀过程中就常常会出现氢脆，另外，酸洗也经常引起氢脆。
氢是质量最轻、直径最小的元素，因此它在钢、铜等金属中的扩散活化能比其它元素低得多，活性比较自由，即使在固态金属中，也能侵入或逸出。
酸洗过程中有大量的氢离子（H+），部分渗入扩散到金属基体内部，并夺取金属的自由电子形成氢原子。
这些氢原子会在金属（尤其是各种钢材）中的各种微观缺陷（位错、空位等）、不均匀的应力应变以及组织形态等部位发生聚集，并结合成分子，体积变大，生成了“氢气团”，产生很高的压力。
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，当这合力超过金属的强度极限，就会在金属内部形成细小的裂纹，即氢脆现象。
氢脆一经产生，就消除不了，在内部残余的或外加的应力作用下导致材料脆化甚至突然开裂。
严重时会导致表面鼓包或皱折。
清达环保的韩泰清高工通过多年清洗实践经验发现：酸洗过程中若想尽量避免氢脆现象，可以在酸洗液中添加合适的缓蚀剂，如qd-8267多用酸洗缓蚀剂，这样可以有效减少渗氢数量。
1968年清达环保韩泰清高工做的氢鼓泡和氢脆裂纹实验图片。
什么是氢脆现象
什么是氢脆现象？那位高人能给解释一下啊我也来说两句查看全部回复最新回复大漠孤星(2009-3-01 21:57:47)压力容器的氢脆是指它的器壁受到氢的侵蚀，造成材料塑性和强度降低，并因此而导致的开裂或延迟性的脆性破坏。
高温高压的氢对钢的损伤主要是因为氢以原子状态渗入金属内，并在金属内部再结合成分子，产生很高的压力，严重时会导致表面鼓包或皱折；氢与钢中的碳结合，使钢脱碳，或使钢中的硫化物与氧化物还原。
造成压力容器氢脆破坏的氢，可以是设备中原来就存在的，例如，炼钢、焊接过程中的湿气在高温下被还原而生成氢，并溶解在液体金属中。
或设备在电镀或酸洗时，钢表面被吸附的氢原子过饱和，使氢渗入钢中；也可以是使用后由介质中吸收进入的，例如在石油、化工容器中，就有许多介质中含氢或含混有硫化氢的杂质。
钢发生氢脆的特征主要表现在微观组织上。
它的腐蚀面常可见到钢的脱碳铁素体，氢脆层有沿着晶界扩展的腐蚀裂纹。
腐蚀特别严重的容器，宏观上可以发现氢脆所产生的鼓包。
介质中含氢(或硫化氢)的容器是否会发生氢脆，主要决定于操作温度、氢的分压、作用时间和钢的化学成分。
温度越高、氢分压越突，碳钢的氢脆层就越深，发生氢脆破裂的时间也越短，其中温度尤其是重要因素。
钢的含碳量越高，在相同的温度和压力条件下，氢脆的倾向越严重。
钢中添有铬、钛、钒等元素，可以阻止氢脆的产生。
zhangyong6404 (2009-3-01 23:23:51)氢脆是金属材料在氢与应力的联合作用下产生的破坏现象.它使材料突然脆断造成严重的事故。
songgaojie_610 (2009-3-02 00:32:47)针对于合金钢而言，由于晶构内进入氢，而产生的一种金属变翠的现象。
它对合金的破坏是致命的！！是毁灭性的！！最终幻想(2009-3-02 13:06:33)楼主到这里看看有没有您需要的。
/search.php? ... mp;searchsubmit=yeshljrjh (2009-3-02 13:16:07)1、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。
去氢处理技术方法
去氢处理，也称除氢处理，一般对电镀前后必须进行工序，特别是对高强度高硬度的零件在电镀工艺中。
氢脆的原理与预防在任何电镀溶液中,由于水分子的离解,总或多或少地存在一定数量的氢离子。
因此,电镀过程中,在阴极析出金属(主反应)的同时,伴有氢气的析出(副反应)。
析氢的影响是多方面的,其中最主要的是氢脆。
氢脆是表面处理中最严重的质量隐患之一,析氢严重的零件在使用过程中就可能断裂,造成严重的事故。
表面处理技术人员必须掌握避免和消除氢脆的技术,氢脆的影响降低到最低限度。
一、氢脆1氢脆现象氢脆通常表现为应力作用下的延迟断裂现象。
曾经出现过汽车弹簧、垫圈、螺钉、片簧等镀锌件,在装配之后数小时内陆续发生断裂,断裂比例达40%～50%。
某特种产品镀镉件在使用过程中曾出现过批量裂纹断裂,曾组织过全国性攻关,制订严格的去氢工艺。
另外,有一些氢脆并不表现为延迟断裂现象,例如:电镀挂具(钢丝、铜丝)由于经多次电镀和酸洗退镀,渗氢较严重,在使用中经常出现一折便发生脆断的现象;猎枪精锻用的芯棒,经多次镀铬之后,堕地断裂;有的淬火零件(内应力大)在酸洗时便产生裂纹。
这些零件渗氢严重,无需外加应力就产生裂纹,再也无法用去氢来恢复原有的韧性。
2 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。
氢原子具有最小的原子半径,容易在钢、铜等金属中扩散,而在镉、锡、锌及其合金中氢的扩散比较困难。
镀镉层是最难扩散的,镀镉时产生的氢,最初停留在镀层中和镀层下的金属表层,很难向外扩散,去氢特别困难。
经过一段时间后,氢扩散到金属内部,特别是进入金属内部缺陷处的氢,就很难扩散出来。
(完整版)氢脆问题汇总
氢脆（hydrogen embrittlement）是指金属材料在冶炼，加工，热处理，酸洗和电镀等过程中，或在含氢介质中长期使用时，材料由于吸氢或氢渗而造成机械性能严重退化，发生脆断的现象．从机械性能上看，氢脆有以下表现：氢对金属材料的屈服强度和极限强度影响不大，但使延伸率是断面收缩率严重下降，疲劳寿命明显缩短，冲击韧性值显著降低．在低于断裂强度拉伸应力的持续作用下，材料经过一段时期后会突然脆断．氢脆的机理学术界还有争议，但大多数学者认为以下几种效应是氢脆发生的主要原因：1. 在金属凝固的过程中，溶入其中的氢没能及时释放出来，向金属中缺陷附近扩散，到室温时原子氢在缺陷处结合成分子氢并不断聚集，从而产生巨大的内压力，使金属发生裂纹．2. 在石油工业的加氢裂解炉里，工作温度为300-500度，氢气压力高达几十个到上百个大气压力，这时氢可渗入钢中与碳发生化学反应生成甲烷．甲烷气泡可在钢中夹杂物或晶界等场所成核，长大，并产生高压导致钢材损伤．3. 在应力作用下，固溶在金属中的氢也可能引起氢脆．金属中的原子是按一定的规则周期性地排列起来的，称为晶格．氢原子一般处于金属原子之间的空隙中，晶格中发生原子错排的局部地方称为位错，氢原子易于聚集在位错附近．金属材料所外力作用时，材料内部的应力分布是不均匀的，在材料外形迅速过渡区域或在材料内部缺陷和微裂纹处会发生应力集中．在应力梯度作用下氢原子在晶格内扩散或跟随位错运动向应力集中区域．由于氢和金属原子之间的交互作用使金属原子间的结合力变弱，这样在高氢区会萌生出裂纹并扩展，导致了脆断．另外，由于氢在应力集中区富集促进了该区域塑性变形，从而产生裂纹并扩展．还有，在晶体中存在着很多的微裂纹，氢向裂纹聚集时有吸附在裂纹表面，使表面能降低，因此裂纹容易扩展．4. 某些金属与氢有较大的亲和力，过饱和氢与这种金属原子易结合生成氢化物，或在外力作用下应力集中区聚集的高浓度的氢与该种金属原子结合生成氢化物．氢化物是一种脆性相组织，在外力作用下往往成为断裂源，从而导致脆性断裂．氢脆给人类利用金属带来了风险，因此研究氢脆的目的主要在于防止氢脆，由于氢脆的原因很多，而且人类的认识也不够透彻完整，所以现在还无法完全防止氢脆．目前防止氢脆的措施有以下几种：1. 避免过量氢带入--在金属的冶炼过程中降低相对湿度，对各种添加剂和钢锭模进行烘烤保持干燥．2. 去氢处理--减缓钢锭冷却速度使氢有足够的时间逸出，或把钢材放在真空炉中退火除氢．3. 钢中添加适当的合金元素，形成弥散分布的第二相，做为氢的不可逆陷阱，使得材料中的可活动氢的含量相对地减少，从而降低材料的氢脆倾向．4. 发展新的抗氢钢种，氢在体心立方晶体结构中的扩散速度比六角密堆结构或面心立方结构中的扩散速度高得多，所以抗氢钢常以具有面心立方结构的相为基，再加其他强化措施，可使其满足使用强度要求．5. 采用适当的防护措施--在酸洗或电镀时在酸液或电解液中添加缓蚀剂，使溶液中产生的大量氢原子在金属表面相互结合成氢分子直接从溶液中逸出，避免氢原子进入金属内部．此外，在构件外涂敷防腐层或在工作介质中施加保护电位，可避免构件与介质反应生成氢．一般在使用氧炔焰时产生氢脆的可能性比较小。
氢脆的特征
氢脆的特征
氢脆是一种金属材料在加工或使用过程中出现的一种现象，通常表现为材料的脆性增加，易于出现裂纹和断裂。
氢脆现象主要是由于氢在金属中的扩散和聚集导致的，其中氢在金属中的扩散速度取决于材料的温度、压力、含氢量等多种因素。
氢脆现象对于工业生产和应用带来了很大的影响，尤其是对于高强度钢材、铝合金等材料的加工和使用。
为了减轻氢脆现象的影响，需要在生产和使用过程中采取一系列措施，如降低材料中的氢含量、采用合适的加工工艺和工艺参数、控制材料使用环境等。
除了对于工业生产和应用的影响外，氢脆现象还具有广泛的研究价值。
近年来，很多学者通过实验和理论分析，深入研究了氢脆现象的特征和机理，为制定更有效的措施和方法提供了理论支持。
同时，氢脆现象也被应用于材料性能测试和评估中，成为一种重要的检测手段。
总的来说，氢脆现象的特征和机理十分复杂，需要综合考虑多种因素。
未来，我们需要进一步深入研究氢脆现象，以提高材料的质量和可靠性，满足不断发展的工业和科技的需求。
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氢脆断口特征
氢脆断口特征氢脆断口是金属材料在一定的温湿度下遭受水解作用或水气腐蚀后，发生脆性断裂现象。
出现氢脆断口的金属部件往往在应力状态下发生破裂，给生产和工程应用带来了极大的风险。
氢脆断口的特征是比较明显的，其中最典型的特征有以下几个方面：首先，在金属破裂口处会呈现出典型的韧窝和脆断块状结构。
这种断口形态是氢脆断裂过程中一种较为明显的特点，是通过显微组织观察所得到的结果。
在实际生产中，可以通过断口形态的观察对发生氢脆断裂的金属材料进行初步的鉴定。
其次，氢脆断口的表面通常是平整光滑的，没有明显的拉伸条纹和颗粒状物质。
而受纯粹机械破坏的金属构件，其断口表面则会出现拉伸条纹或颗粒状物质等。
除此之外，氢脆断口的金属材料通常会出现颜色变化，表面呈现淡黄色或浅灰色。
这是因为水解反应中含氢离子的电化学反应导致表面形成了氫化物或金属表面被覆盖了一层金属氢化物。
最后，氢脆破断口的金属组织结构通常为粗晶粒或伪装晶。
这是因为这两种结构往往会对氢离子的渗透形成一个更大的通道，从而更容易发生氢脆破断。
为了防止氢脆断口的出现和发生，可以采取以下措施：1. 在制造和生产过程中，应注意材料质量和处理，尽量避免材料表面被潮湿或暴露在水气中。
2. 控制加热温度和时间，避免过快或原材料在温度过高的情况下长时间暴露，以减少氢离子的吸收量。
3. 使用钢材时，可以添加少量微合金元素以提高钢的抗氢脆能力。
同时，在维护和保养过程中，应保持设备对于空气、水气和潮湿的敏感度尽量低，减少发生氢脆断口的风险。
综上所述，氢脆断口是一种比较复杂而且危险的现象，对于很多行业生产和工程应用都存在一定的风险。
掌握氢脆断口的特征和控制方法，可以有效地避免其发生，确保生产和工程安全。
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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。
Troiano 曾经给出过失效时间与氢含量及烘烤时间之间的关系。
通过烘烤，材料中氢的聚集减轻，失效时间和较低的临界应力水平则得以延长和提高。
这里，临界应力水平是指低于其下就不会发生氢脆的应力水平，类似于疲劳极限。
烘烤时间是否足够主要取决于材料的硬度级别、电镀过程、镀层类型和镀层厚度。
经电镀处理的较低硬度水平（≤35HRC）的紧固件一般应至少烘烤4小时；同样的镀层，但硬度水平较高（≥36HRC）的紧固件一般应至少烘烤8小时。
曾有建议指出硬度在31~33HRC之间的紧固件应烘烤8小时；硬度在33~36HRC之间的紧固件应烘烤10小时；硬度在36~39HRC 之间的紧固件烘烤12小时。
硬度在39~43HRC之间的紧固件应烘14小时。
烘烤工艺的制订应同时考虑到紧固件的硬度水平与镀层类型。
镀层在一定程度上可以起到氢扩散障碍的作用，这将阻碍氢向紧固件外的扩散。
一般来说，氢透过疏松涂层向紧固件外扩散比透过致密涂层向外扩散要容易。
镀锌层与较致密的镀镉之间即有这种差别。
为了使尽可能多的氢扩散出材料，有必要采取更长的烘烤时间。
A.W.GrobinJr.认为，当镀层的厚度超过2.5μm时，氢从钢中扩散出去就将比较困难。
在这种情况下，镀锌层就成了氢扩散的障碍。
可以认为，在这种
情况下进行烘烤处理实际上使氢重新分布到了材料中的各个陷阱位置。
紧固件的氢脆失效的汽车工业中早已引起了人们的广泛关注。
这种失效不期而至，给汽车公司和紧固件供应商增加了很大的负担，不仅使其在经济上蒙受损失，而且还对公司的用户满意度以及汽车的安全性构成威胁。
防止紧固件的氢脆失效在汽车工业中日益受到重视。
遭受氢脆危害的紧固件可在实际应力远低于材料抗拉强度的条件下，于装配后的数分钟内发生早期失效。
在汽车装配车间，紧固件的氢脆失效将使生产效率大大降低。
对有潜在氢脆失效率危险的汽车必进行逐一检查，并使用新的可靠的紧固件替换所有可疑的紧固件，而更换紧固件将耗费大量时间。
更换氢脆破坏的紧固件对于汽车制造商和紧固件制造商都将是不小的负担。