鋼的氫脆現(xiàn)象及其消除措施
2019-07-04 來(lái)源：格爾賽斯
氫脆的機(jī)理
在金屬凝固的過(guò)程中，溶入其中的氫沒(méi)能及時(shí)釋放出來(lái)，向金屬中缺陷附近擴(kuò)散，到室溫時(shí)原子氫在缺陷處結(jié)合成分子氫并不斷聚集，從而產(chǎn)生巨大的內(nèi)壓力，使金屬發(fā)生裂紋。
在應(yīng)力作用下，固溶在金屬中的氫也可能引起氫脆。金屬中的原子是按一定的規(guī)則周期性地排列起來(lái)的，稱為晶格。氫原子一般處于金屬原子之間的空隙中，晶格中發(fā)生原子錯(cuò)排的局部地方稱為位錯(cuò)，氫原子易于聚集在位錯(cuò)附近。金屬材料受外力作用時(shí)，材料內(nèi)部的應(yīng)力分布是不均勻的，在材料外形迅速過(guò)渡區(qū)域或在材料內(nèi)部缺陷和微裂紋處會(huì)發(fā)生應(yīng)力集中。在應(yīng)力梯度作用下氫原子在晶格內(nèi)擴(kuò)散或跟隨位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)向應(yīng)力集中區(qū)域。由于氫和金屬原子之間的交互作用使金屬原子間的結(jié)合力變?nèi)酰@樣在高氫區(qū)會(huì)萌生出裂紋并擴(kuò)展，導(dǎo)致了脆斷。 另外，由于氫在應(yīng)力集中區(qū)富集促進(jìn)了該區(qū)域塑性變形，從而產(chǎn)生裂紋并擴(kuò)展。還有，在晶體中存在著很多的微裂紋，氫向裂紋聚集時(shí)有吸附在裂紋表面，使表面能降低，因此裂紋容易擴(kuò)展。
某些金屬與氫有較大的親和力，過(guò)飽和氫與這種金屬原子易結(jié)合生成氫化物，或在外力作用下應(yīng)力集中區(qū)聚集的高濃度的氫與該種金屬原子結(jié)合生成氫化物。氫化物是一種脆性相組織，在外力作用下往往成為斷裂源，從而導(dǎo)致脆性斷裂。
消除措施
（1）減少金屬中滲氫的數(shù)量，必須盡量減少高強(qiáng)度/高硬度鋼制緊固件的酸洗，因?yàn)樗嵯纯杉觿浯唷Ｔ诔P和氧化皮時(shí)，盡量采用噴砂拋丸的方法，若洛氏硬度等于或大于HRC 32的緊固件進(jìn)行酸洗時(shí)，必須在制定酸洗工藝時(shí)確保零件在酸中浸泡的時(shí)間最長(zhǎng)不超過(guò)10分鐘。并應(yīng)盡量降低酸液的濃度，并保證零件在酸中浸泡的時(shí)間不超過(guò)10分鐘；在除油時(shí)，采用清洗劑或溶劑除油等化學(xué)除油方式，滲氫量較少，若采用電化學(xué)除油，先陰極后陽(yáng)極，高強(qiáng)度零件不允許用陰極電解除油；在熱處理時(shí)，嚴(yán)格控制甲醇和丙烷的滴注量；在電鍍時(shí)，堿性鍍液或高電流效率的鍍液滲氫量較少。
（2）采用低氫擴(kuò)散性和低氫溶解度的鍍涂層一般認(rèn)為，在電鍍Cr、Zn、Cd、Ni、Sn、Pb時(shí)，滲入鋼件的氫容易殘留下來(lái)，而Cu、Mo、Al、Ag、Au、W等金屬鍍層具有低氫擴(kuò)散性和低氫溶解度，滲氫較少。在滿足產(chǎn)品技術(shù)條件要求的情況下，可采用不會(huì)造成滲氫的涂層，如機(jī)械鍍鋅或無(wú)鉻鋅鋁涂層，不會(huì)發(fā)生氫脆，耐蝕性高，附著力好，且比電鍍環(huán)保。
（3）鍍前去應(yīng)力和鍍后去氫以消除氫脆隱患若零件經(jīng)淬火、焊接等工序后內(nèi)部殘留應(yīng)力較大，鍍前應(yīng)進(jìn)行回火處理，回火消除應(yīng)力實(shí)際上可以減少零件內(nèi)的陷阱數(shù)量，從而減輕發(fā)生氫脆的隱患。
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