氢脆问题汇总
螺丝电镀后氢脆问题及解决方案
螺丝电镀后氢脆问题及解决方案直接说结论：以合金钢作原料生产的10.9级、12.9级、14.9级高强度螺栓电镀后（或仅酸洗后），必须在第一时间除氢脆处理，除氢脆处理的方法是：200度烘箱加热3-4小时析出氢原子。
以下内容是唠叨：第二次世界大战初期，英国皇家空军一架Spitpie战斗机由于引擎主轴断裂而坠落，机毁人亡，此事曾震惊英国朝野。
1975年美国芝加哥一家炼油厂，因一根15cm的不锈钢管突然破裂，引起爆炸和火灾，造成长期停产。
法国在开采克拉克气田时，由于管道破裂，造成持续一个月的大火。
我国在开发某大油田时，也曾因管道破裂发生过井喷，损失惨重。
在军事方面还有：美国“北极星”导弹因固体燃料发动机机壳破裂而不能发射，美空军F-11战斗机在空中突然坠毁等。
途中行驶的汽车因传动轴突然断裂而翻车，正在机床上切削的刀具突然断裂等事故枚不胜举。
这些灾难性的恶性事故，瞬时发生，事先毫无征兆，断裂无商量，严重地威胁着人们生产财产安全。
起初科学工作者们对出事原因，众说纷纭，一筹莫展。
后来经过长期观察和研究，终于探明这一系列的恶性事故的罪魁祸首——氢脆。
1、氢脆的原因氢脆通常表现为钢材的塑性显著下降，脆性急剧增加，并在静载荷下（往往低于材料的σb）经过一段时间后发生破裂破坏的趋势。
众所周知，氢在钢中有一定的溶解度。
炼钢过程中，钢液凝固后，微量的氢还会留在钢中。
通常生产的钢，其含氢量在一个很小的范围内。
氢在钢中的溶解度随温度下降而迅速降低，过饱和的氢将要析出。
氢是在钢铁中扩散速度最快的元素，其原子半径最小，在低温区仍有很强的扩散能力。
如果冷却时有足够的时间使钢中的氢逸出表面或钢中的氢含量较低时，则氢脆就不易发生。
如果冷却速度快，钢件断面尺寸比较大或钢中氢含量较高时，位于钢件中心部分的氢来不及逸出，过剩的氢将进入钢的一些缺陷中去，如枝晶间隙、气孔内。
若缺陷附近由于氢的聚集会产生强大的内压而导致微裂纹的萌生与扩展。
这是由于缺陷吸附了氢原子之后，使表面能大大降低，从而导致钢材破坏所需的临界应力也急剧降低。
氢脆机理及其防止办法
氢脆机理及其防止办法氢脆是氢原子和位错交互作用的结果。
氢脆的位错理论能成功地解释以下几个重要实验结果：(1)氢脆对温度和形变速率的依赖关系。
氢脆只发生在一定的温度范围和慢的形变速率情况下。
当温度太低时，氢原子的扩散速率太慢，能与位错结合形成气团的机会甚少; 反之，当温度太高时，氢原子扩散速率太快，热激活作用很强，氢原子很难固定在位错下方，位错能自由运动，因此，也不易产生氢脆。
对钢来说，对氢脆最敏感的温度就在室温附近。
同样，可以理解形变速率的影响。
当形变速率太高时，位错运动太快，氢原子的扩散跟不上位错的运动，因而显示不出脆性。
(2)氢脆的裂纹扩展特性。
高强度钢产生的氢脆，其裂纹扩展是跳跃式前进的。
先是在裂纹尖端不远的地方出现一个细小的裂纹，之后这个裂纹在某个时刻突然和原有裂纹连接起来。
新裂纹形核地点一般是在裂纹前沿的塑性区与弹性区的交界上。
氢要扩散到这里并达到一临界浓度时才能形成裂纹，所需的时间就是裂纹的孕育期。
(3)氢脆氢纹扩展第二阶段的特性。
在dt∕da-K的关系中，氢脆裂纹扩展出现一水平台，是谓裂纹扩展第二阶段，这一阶段裂纹扩展速率恒定，与应力强度因子无关，而与温度有关，说明dt/da在这一阶段主要决定于化学因素，是一典型的热激活过程。
氢原子扩散到裂纹尖端并保持某一浓度是裂纹扩展的决定性因素。
金属材料在氢中裂纹扩展速率主要决定于氢原子在基体中的扩散速率。
对于主要是内部氢脆产生的，要多从严格执行工艺规定着手。
对于环境氢脆，首要的一条是尽量不用高强度材料，村料强度越高，对氢脆越敏感。
减少氢脆的办法大致有以下几个方面：应力腐蚀和氢脆的相互比较应力腐蚀氧脆L 裂纹从表而开始；2.裂纹分叉.仃较多的二次裂纹：3.裂纹源区行较多的腐蚀产物依篙柠：4.裂纹源可能仃个或多个•不•定在应力集中处萌生裂纹源：5. 般为沿晶断裂，也仃穿晶解理断裂：6.必定要行拉伸应力（或残余拉应力）作Ifl:7.只有合金中发牛，纯金帆不发牛应力增蚀：8. 神合金只对少数特定化学介质敏煜.浓度可以很低：9.无应力时∙合金对腐蚀环境可能是情性的：10.与材料的轧制方响无关:11.阴极保护能明显诚援应力腐蚀H裂1.裂纹从内部开始：2.裂纹几乎不分叉，仃.次裂纹：3.腐蚀产物较少：4.裂纹源可能是•个或多个.多在；.向应力区萌生裂纹源：5.多数为沿M断裂,也可能出现穿岛解理或准W理断裂：6.内部辄脆不定要仃拉应力作用：7.合金和纯金帆均可能发生：8.只要在含氧的环境或在能产生乳的情况（如酸洗、电彼）下都能发生：9.必须含仃翅,强度越高.所需的含履状越低：10.对轧制方向敏感:H.阴极保护反而促进高强钢的气脆倾向.。
氢脆原因机理及常见控制手段
一、氢脆产生的机理因热处理、机加工、电镀、电焊、酸洗、磷化、材料腐蚀等因素导致氢原子渗入钢和其他金属如铝、钛合金中，由于在每一个铁离子的立方晶格中只能容纳一个氢原子，所以它虽自由的移动和扩散，但不可能有二个氢原子相遇形成氢分子，但被吸收的氢原子具有向应力集中的部位扩散和移动的能力，这时，如果在应力集中部位由于位错而产生晶格缺陷时，氢原子进入晶格间隙，相互汇合形成氢分子，从而致使钢的组织破坏，形成钢的氢脆。
而由于氢原子向应力集中的部位扩散和积聚需要时间，这就是为何氢脆主要的表现特征为延迟断裂。
二、造成产品氢脆的几大因素1、原材料钢的强度越高越容易导致氢脆。
高强度钢的韧性会随着其强度的增高而下降，因此这种材料对缺口、氢脆以及应力腐蚀很敏感,尤其是氢脆性会使这些材料在其设计载荷能力以下发生破坏。
也就是说材料在渗氢的情况下，在低于其屈服强度的应力条件下，容易发生早期脆性断裂，而且材料强度级别越高，渗氢程度越严重，所受应力越大，氢脆风险性也越大。
美国对氢脆敏感的SAE4340钢做过实验，当其抗拉强度低于1250MPa 时，吸收了1〜IOPPM的氢而不会发生氢脆，但经过热处理后，强度达到1760MPa〜1920MPa时，仅吸收了0.03〜0.05PPM的氢，就会发生显著的氢脆断裂。
而采用抗拉强度小于780MPa的普通钢，即使吸收了10~30PPM的氢，也未发现有氢脆断裂现象。
2、机械加工在电镀前的加工过程中，如轧制成型、机械加工、钻孔、磨削中，由于润滑剂的选用不当造成分解会导致氢渗入金属中。
硬化热处理后经机械加工、磨削、冷成型冷矫直处理的制件对氢脆损伤特别敏感。
同时如在冷轧、冲裁、压弯、磨削等机加工过程中使得零件表面产生加工裂纹，会导致零件裂纹处渗氢后很难经烘烤将氢析出。
同时裂纹处又是应力集中区，很容易造成零件在裂纹处延时断裂。
下图所示为一款65Mn材料的组合螺母，因表面有严重的机加工裂纹，导致在电镀后采用GBT/3098.17进行氢脆测试过程中发生氢脆断裂。
氢内燃机氢脆问题
氢内燃机氢脆问题
氢内燃机氢脆问题是指在高压和高温下，氢气与金属发生反应导致金属材料变脆的现象。
这种现象主要是由于氢气的渗入和吸附引起的。
氢气能够渗入金属晶粒结构中，导致晶格的扩散和膨胀，从而使金属材料变脆。
氢脆问题对于氢内燃机来说是一个严重的技术挑战。
因为氢是一种极小的分子，能够渗透进入金属材料的晶粒和孔隙中。
一旦氢气进入金属材料，就会导致金属的力学性能降低，甚至引发断裂。
为了解决氢脆问题，可以采取以下措施：
1. 选择合适的材料：选择具有较高的抗氢脆性能的金属材料，如高强度合金和不锈钢等。
这些材料具有较高的强度和韧性，对氢气的渗透具有一定的抵抗能力。
2. 控制氢气浓度：通过合理的设计和优化氢气供应系统，控制氢气浓度的大小，以减少金属材料与氢气的接触，从而降低氢脆问题的发生。
3. 温度和压力控制：在氢内燃机的运行中，控制温度和压力的大小，避免金属材料受到过高的温度和压力的影响，从而减少氢脆问题的发生。
4. 添加抗氢脆剂：在金属材料中添加一些抗氢脆剂，能够减缓氢气的渗透和吸附，提高材料的抗氢脆性能。
总之，氢脆问题是氢内燃机开发和应用中需要解决的重要难题，需要通过材料选择、气体控制和添加剂等多种手段来降低氢脆的发生，确保氢内燃机的安全可靠运行。
氢脆问题培训
5 70
6 70 7 80 8 85
9 90
10 95 11 100 12 105
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二 氢脆试验方法
一航材料院
持续载荷试验——快速试验方法
（1）逐步加载试验 分步加载试验的根据是Traiono的试验
图2-20 利用在149℃（300℉）烘烤不同时间所得各种氢浓度下的 持续载荷破断曲线、尖缺口试样、强度水平230ksi，按Traiono 35
Nd
H
氢测定条
NdH2
2H
Nd
H
飞机主起落架装臵（AISI4340) Nd+2H
300℉（149℃），1h
NdH2
测试结果：如果NdH2反应部位是直观（肉眼）可见，局部氢浓度将大于 150ppm；光学显微镜和扫描电镜读数可连续测定从150到1ppm以下（在 1μm的位臵）。光学显微镜到0.01ppm，扫描电镜到0.001ppm。
90%极限抗拉强度下,168h不断为合格。
应力环敏感性试验：
¤ 3个应力环，光亮氰化镀镉，10A/ft2下镀30min，375℉除氢8h， 加载90%σb ，24h内应断裂； ¤ 3个应力环，按DPS9.28松孔镀镉，60A/ft2下镀6min，375℉除氢 23h，加载90%σb ，应该168h不断（ASTM F519规定200h)。 评价： 应力环灵敏度比缺口根部半径为0.003英寸的缺口拉棒试样低；
（1）逐步加载试验
¤ ASTM F519 附录A3 ¤ ASTM F1624 钢的氢脆门槛值 ¤ ASTM F1940 紧固件工艺控制检验
缺口方棒试样 四点弯曲加载
逐渐分步加载
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二 氢脆试验方法
金属材料氢脆研究及防护措施
金属材料氢脆研究及防护措施氢脆是指金属在使用过程中与氢气发生反应，导致其脆性增加，易于发生裂纹和断裂。
这是金属材料出现的一个严重问题，对于工业生产和使用中的金属材料有很大的不利影响。
氢脆的原因是金属与氢气发生反应，导致氢分子渗透到金属内部，并与金属原子结合成为氢化物，在细小的缺陷处形成高应力区，导致金属发生塑性变形，产生微裂纹，最终导致金属材料的断裂。
为了解决氢脆问题，工业生产中采取了多种措施。
其中最常用的方法是在生产中控制氢气的来源和含量，尽可能降低金属与氢气发生反应的可能性。
此外，在金属材料的加工和使用过程中，需要特别注意减少金属表面裂纹和缺陷的产生，避免强化材料上的应力和变形。
通过这些措施可以有效地预防金属材料的氢脆现象。
除了采取预防措施，科学家们还在积极研究氢脆的成因和防护方法。
他们发现，氢分子与金属原子发生反应时，需要一定的能量才能形成氢化物。
因此，如果能够控制金属表面的能量状态，就有可能避免氢分子与金属原子发生反应，从而防止氢脆现象的产生。
为了实现这一点，研究人员提出了各种抗氢脆防护措施。
其中最常用的方法就是采用钼、铬等金属元素将金属材料的表面覆盖，从而防止氢分子与金属原子直接接触。
另外，还可以采用涂层、膜、纳米材料等方法来包裹金属，形成保护层，隔绝金属与氢分子的接触，从而减少氢脆的发生。
此外，科学家们还在研究新型抗氢脆材料和涂层，以及新的氢脆防护体系。
他们采用分子层析、光学、表面分析等各种技术手段，探索金属和氢气之间的反应机制，开发高效的抗氢脆材料。
同时，他们也在研究氢脆防护系统的优化和改进，以提高其防护性能和可靠性。
总之，氢脆是金属材料在使用过程中面临的一个重要问题。
为了解决这个问题，工业生产研究中采取了多种预防措施，同时科学家们也在积极研究新的抗氢脆材料和防护系统。
这将有助于提高工业生产效率和质量，推动金属材料产业进一步的发展。
(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。
氢脆的概念问题回答
氢脆的概念
氢脆是指在高强度应力下，钢材等金属材料中的氢原子会发生脆化现象，导致材料的强度和韧性急剧下降，甚至会发生断裂。
这种现象在
工业生产中经常出现，给生产和使用带来了很大的安全隐患。
氢脆的产生原因主要是由于氢原子在金属材料中的扩散和积聚。
在金
属材料的制造和使用过程中，氢原子会从外部环境中吸收并进入材料
内部，然后在材料中扩散和积聚。
当材料受到高强度应力时，氢原子
会聚集在材料的应力集中区域，导致材料的强度和韧性急剧下降，从
而引发氢脆现象。
为了避免氢脆现象的发生，工业生产中需要采取一系列的措施。
首先，需要在制造和使用金属材料时，尽可能减少氢原子的吸收和积聚。
其次，需要对金属材料进行适当的热处理，以促进氢原子的扩散和释放。
此外，还需要对金属材料进行严格的检测和监控，及时发现和处理氢
脆现象。
总之，氢脆是一种在工业生产中经常出现的现象，给生产和使用带来
了很大的安全隐患。
为了避免氢脆现象的发生，需要采取一系列的措施，包括减少氢原子的吸收和积聚、适当的热处理以及严格的检测和
监控。
只有这样，才能保证金属材料的强度和韧性，确保工业生产的安全和稳定。
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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。