Водородное охрупчивание болтов из легированной стали (2)
3 Материалы, содержание водорода и водородное охрупчивание трещин
3.1 Пороговое значение водородной хрупкости материалов
Материал должен содержать достаточное количество водорода, чтобы микротрещины в материале могли продолжать расширяться и расширяться. Однако, поскольку содержание водорода тесно связано с двумя другими элементами, нельзя сказать, что водородное охрупчивание произойдет после того, как содержание водорода достигнет определенного значения, а также нельзя сказать, что водородное охрупчивание не произойдет, когда содержание водорода соответствует норме. определенное значение. Другими словами, определенное содержание водорода может вызвать разрушение из-за водородного охрупчивания материалов, чувствительных к водородному охрупчиванию, но может вызвать разрушение из-за водородного охрупчивания материалов, чувствительных к водородному охрупчиванию. Другими словами, пороговое значение водородной хрупкости разных материалов разное.
Некоторые люди считают, что разрушение из-за водородного охрупчивания произойдет, когда содержание водорода в стали достигнет 5-10-6 частей на миллион (от 5 × 10-6 до 10 × 10-6), но на самом деле, даже если оно превышает 10 частей на миллион (10 × 10 - 6), это не может быть разрушение из-за водородного охрупчивания; и разрушение из-за водородного охрупчивания может произойти, даже если содержание водорода составляет от 1 до 2 частей на миллион (1 × 10-6 2 × 10 -6). Это связано с тем, что содержание водорода - не единственный фактор, вызывающий водородное охрупчивание трещин. Пока он высококонцентрирован в зоне концентрации чувствительного напряжения или в зоне дефекта материала, он будет вызывать давление, достаточное для разрушения материала, и отбор проб во время измерения водорода, как правило, происходит не в зоне концентрации давления или дефекта материала материала. Следовательно, для материалов из легированной стали
3.2 Предельное статическое растягивающее напряжение, воспринимаемое материалом
Напряжение является движущей силой расширения и расширения микротрещин в материале, и оно зависит от напряжения, испытываемого материалом. Если материал не подвергается внешнему напряжению (например, болт, который установлен, но не нагружен), разрушение из-за водородного охрупчивания обычно не происходит даже для чувствительных материалов с высоким содержанием водорода. Чем больше напряжение, тем выше скорость роста микротрещин и тем короче время возникновения замедленного разрушения. Поскольку для роста микротрещин требуется определенное время, напряжение должно быть статическим или прикладываться медленно.
Упомянутое здесь напряжение должно быть растягивающим, а не сжимающим напряжением, а также напряжением, создаваемым статической нагрузкой или медленно прилагаемой нагрузкой. Это растягивающее напряжение включает не только растягивающее напряжение, когда материал подвергается внешней нагрузке, но также остаточное растягивающее напряжение, создаваемое материалом во время механической обработки и термообработки.
4 Влияют на процесс абсорбции водорода и удаления болтов из легированной стали
Приложение A ISO 4042: 1999 «Слой гальванического покрытия для крепежа» предусматривает: термообработку, науглероживание газом, очистку, упаковку, фосфатирование, гальванику, процесс автокаталитической обработки и в рабочей среде из-за отрицательного эффекта катодной защиты, или реакция коррозии, водород может попасть в подложку. Во время обработки также может попадать водород, например, при накатывании резьбы, выгорании из-за неправильной смазки во время обработки и сверления, а также в процессах сварки или пайки. Видно, что во всем процессе изготовления болтов существует возможность поглощения водорода или есть процесс, который влияет на поглощение водорода.
В сочетании с процессом изготовления болтов из легированной стали основным способом проникновения водорода в матрицу из легированной стали является гальваника с последующим травлением. Кроме того, основным процессом, влияющим на абсорбцию водорода, является термическая обработка.
а) Гальваника - один из наиболее часто используемых методов обработки поверхности стальных болтов, а также основной способ поглощения водорода болтами. Процесс гальваники - это процесс катодного электроосаждения. Во время гальваники материал покрытия (например, цинковая пластина) используется в качестве анода, а гальваническая часть используется в качестве катода. Под действием сильного тока положительно заряженные ионы металла покрытия (например, Zn ++) покидают металлическую пластину анода, перемещаются к детали, которую необходимо покрыть (как показано на рисунке 4), и осаждаются на поверхности пластины. гальваническая деталь для образования плотного слоя гальванического покрытия Bright. При формировании осажденного слоя ионы водорода (H +) в кислотной ванне также будут перемещаться к катоду, чтобы покрыть детали под действием тока. Большинство ионов водорода, собравшихся на поверхности катода, объединяются с образованием молекул водорода и перетекают, а часть из них проникает в материал матрицы под сильным действием напряжения. Из-за низкого сродства между атомами железа и водородом водород, поступающий в матрицу, часто существует в легированной стали в форме ионов и является свободным в материале в соответствии с правилами, описанными выше.
б) Поверхностное химическое окисление (обычно известное как «синий» или «черный») само по себе не вызывает чрезмерного поглощения водорода и не вызывает водородного охрупчивания и растрескивания, но «предварительная обработка» химического окисления обычно требует травления. Если травление не контролируется должным образом, это вызовет водородное охрупчивание. Так называемое травление заключается в погружении термообработанных деталей в слабый кислотный раствор на определенный период времени для удаления окалины, ржавчины и других загрязнений, вызванных термической обработкой. Во время травления ионы водорода в слабой кислоте также будут проникать в матрицу материала, но из-за отсутствия электрического тока количество водорода, проникающего в матрицу материала, весьма ограничено, что обычно не вызывает водородного охрупчивания и разрушения. . Тем не мение, если материал чрезвычайно чувствителен к водородной хрупкости (например, сверхвысокопрочная сталь и пружинная сталь), концентрация кислоты в ванне высока, а время погружения слишком велико, много водорода проникает в матрицу материала , что вызовет водородное охрупчивание. .
c) Термическая обработка (обычно закалка и отпуск) проводится при высоких температурах. Чтобы предотвратить окисление поверхности болта во время термообработки, часто используется защита атмосферы. Если защитная атмосфера содержит соединения водорода (например, метанол, метан) или охлаждающая среда содержит соединения водорода, возможно поглощение водорода во время термообработки. Остаточное напряжение болта после термообработки очень заметно влияет на водородную хрупкость. Если остаточное напряжение не устранено, болт с большей вероятностью поглотит водород, и его будет труднее удалить.
Удаление водорода, также известное как «вытеснение водорода», использует обратимость водорода, свободного в металле, для удаления водорода из чувствительных к водороду материалов. При удалении водорода болты после гальваники и перед пассивацией нагреваются до определенной температуры и выдерживаются в течение определенного периода времени, так что водород в материале собирается, образуя молекулы водорода и улетучиваясь. Факторы, влияющие на эффект удаления водорода: первый - это временной интервал между завершением гальваники и началом удаления водорода; второй - температура удаления водорода; третий - время удаления водорода. Вообще говоря, чем более своевременное удаление водорода после нанесения покрытия, чем выше температура удаления водорода и чем дольше время удаления водорода, тем лучше эффект удаления водорода.
