東莞螺絲廠講述螺絲熱處理-氫脆的控制

氫脆的控制

在任何電鍍?nèi)芤褐?，由于水分子的離解，總或多或少地存在一定數(shù)量的氫離子。因此，螺絲在電鍍過程中，在陰極析出金屬(主反應(yīng))的同時，伴有氫氣的析出(副反應(yīng))。 析氫的影響是多方面的，其中最主要的是氫脆。氫脆是表面處理中最嚴(yán)重的質(zhì)量隱患之一，析氫嚴(yán)重的螺絲零件在使用過程中就可能斷裂，造成嚴(yán)重的事故。螺絲表 面處理技術(shù)人員必須掌握避免和消除氫脆的技術(shù)，以使氫脆的影響降低到最低限度。

一、氫脆

1、氫脆現(xiàn)象

氫脆通常表現(xiàn)為應(yīng)力作用下的延遲斷裂現(xiàn)象。曾經(jīng)出現(xiàn)過汽車彈簧、墊圈、螺釘、片簧等鍍鋅件，在裝配之后數(shù)小時內(nèi)陸續(xù)發(fā)生斷裂，斷裂比例達(dá) 40%～50%。某特種產(chǎn)品鍍鎘件在使用過程中曾出現(xiàn)過批量裂紋斷裂，曾組織過全國性攻關(guān)，制訂嚴(yán)格的去氫工藝。另外，有一些氫脆并不表現(xiàn)為延遲斷裂現(xiàn) 象，例如：電鍍掛具(鋼絲、銅絲)由于經(jīng)多次電鍍和酸洗退鍍，滲氫較嚴(yán)重，在使用中經(jīng)常出現(xiàn)一折便發(fā)生脆斷的現(xiàn)象;獵槍精鍛用的芯棒，經(jīng)多次鍍鉻之后，墮 地斷裂;有的淬火零件(內(nèi)應(yīng)力大)在酸洗時便產(chǎn)生裂紋。這些零件滲氫嚴(yán)重，無需外加應(yīng)力就產(chǎn)生裂紋，再也無法用去氫來恢復(fù)原有的韌性。

2、氫脆機(jī)理

延遲斷裂現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于螺絲零件內(nèi)部的氫向應(yīng)力集中的部位擴(kuò)散聚集，應(yīng)力集中部位的金屬缺陷多(原子點(diǎn)陣錯位、空穴等)。氫擴(kuò)散到這些缺陷處，氫原子 變成氫分子，產(chǎn)生巨大的壓力，這個壓力與材料內(nèi)部的殘留應(yīng)力及材料受的外加應(yīng)力，組成一個合力，當(dāng)這合力超過材料的屈服強(qiáng)度，就會導(dǎo)致斷裂發(fā)生。氫脆既然 與氫原子的擴(kuò)散有關(guān)，擴(kuò)散是需要時間的，擴(kuò)散的速度與濃差梯度、溫度和材料種類有關(guān)。因此，螺絲氫脆通常表現(xiàn)為延遲斷裂。

氫原子具有最 小的原子半徑，容易在鋼、銅等金屬中擴(kuò)散，而在鎘、錫、鋅及其合金中氫的擴(kuò)散比較困難。鍍鎘層是最難擴(kuò)散的，鍍鎘時產(chǎn)生的氫，最初停留在鍍層中和鍍層下的 金屬表層,很難向外擴(kuò)散，去氫特別困難。經(jīng)過一段時間后，氫擴(kuò)散到金屬內(nèi)部，特別是進(jìn)入螺絲金屬內(nèi)部缺陷處的氫，就很難擴(kuò)散出來。常溫下氫的擴(kuò)散速度相當(dāng) 緩慢，所以需要即時加熱去氫。溫度升高，增加氫在鋼中的溶解度，過高的溫度會降低材料的硬度，所以鍍前去應(yīng)力和鍍后去氫的溫度選擇，必須考慮不致于降低材 料硬度，不得處于某些鋼材的脆性回火溫度，不破壞鍍層本身的性能。

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