合金鋼螺栓發(fā)生氫脆斷裂因素
發(fā)布時(shí)間：2021-07-22 14:27:51 點(diǎn)擊次數(shù)：417
合金鋼螺栓作為一種金屬緊固的連接件,金屬緊固螺栓的使用十分普遍,很多大型機(jī)器的連接件都會(huì)用到到金屬緊固螺栓開展連接,就如:合金鋼螺栓。這種緊固件螺栓使用過程中有一種常見的疑問就是氫脆斷裂,螺栓一點(diǎn)斷裂會(huì)直接影響到機(jī)器的正常采用,對(duì)于生產(chǎn)機(jī)器來說,螺栓忽然時(shí)有發(fā)生氫脆斷裂會(huì)導(dǎo)致一些損失。中華標(biāo)準(zhǔn)件網(wǎng)根據(jù)展開分析,分享出以合金鋼為列的緊固件螺栓氫脆斷裂的實(shí)際因素以及預(yù)防措施。
合金鋼螺栓斷裂口形貌觀察
斷裂的合金鋼螺栓示意圖如圖1所示,圖1中箭頭所指位置即為螺栓折斷的位置,可以看出斷裂位置湊巧處于螺帽和螺紋時(shí)有發(fā)生機(jī)器咬合的位置。
圖1螺栓斷裂位置示意圖
圖2為電鏡下螺栓剖面的截面形貌圖,由圖2可以看出斷口截面和螺栓的軸線成90°,從剖面形貌上并未觀察到塑性變形的印痕。從金屬緊固螺栓的斷口色調(diào)上看斷口主要展現(xiàn)出銀灰色,可觀察到摻雜于銀灰色剖面之中的棕褐色氧化物存在。
圖2斷口截面圖
如果金屬緊固螺栓時(shí)有發(fā)生氫脆斷裂,是不可整修的,只能更換新的,而且氫脆只可防,是不可治。氫脆一經(jīng)產(chǎn)生,就掃除不住。在材質(zhì)的冶煉過程和組件的制造與裝配過程(如電鍍、焊接)中進(jìn)入鋼鐵內(nèi)部的微量氫(10的負(fù)6次方量級(jí))在內(nèi)部殘存的或外加的應(yīng)力作用下造成材質(zhì)脆化甚至裂開。
合金鋼螺栓氫脆斷裂緣故:
(1)外部環(huán)境引入氫。當(dāng)金屬緊固螺栓長期暴露于濕潤的服役環(huán)境中時(shí)會(huì)有部分氫滲入,或者在雨水較多的地區(qū)服兵役時(shí)金屬緊固螺栓中由于氫脆引致斷裂的比重更高。但考慮到本研究所述的金屬緊固螺栓運(yùn)用在我國北方,氣候條件相對(duì)比較干燥,服役環(huán)境也很少有雨水進(jìn)入,因此基本可以排除是由于外部環(huán)境致使氫脆斷裂。
(2)酸洗時(shí)引入氫。合金鋼金屬緊固螺栓在其加工過程中需經(jīng)過酸洗和電鍍的過程,這兩個(gè)過程很容易引入氫原子。重復(fù)研究合金鋼金金屬緊固螺栓的酸洗過程可知,酸洗磷皂化和磷化的過程都有引入氫的可能,特別是磷化工藝中,在磷酸的作用下,鐵和Fe,C形成無數(shù)原電池組,在正極區(qū)鑄件表面形成磷化膜,在負(fù)極區(qū)則放出大量的氫。因此,加工過程中的吸氫應(yīng)當(dāng)為斷裂螺栓主要的氫來源。
(3)熔煉過程未全然除去氫。合金鋼金屬緊固螺栓在冶煉的過程中有一些氫原子存留是無法避免的疑問,這和熔煉過程中的溫度條件、環(huán)境條件以及熔煉過程控制都有較大的關(guān)聯(lián)。如果金屬緊固螺栓在其熔煉過程中確實(shí)有部分氫原子殘留,這些殘存的氫原子就會(huì)在氫脆的產(chǎn)生過程中對(duì)合金鋼金屬緊固螺栓的斷裂過程起到促進(jìn)功用。
合金鋼螺栓折斷為氫致延遲型脆性斷裂,是在應(yīng)力和氫共同作用下引致的斷裂。防范合金鋼螺栓氫脆斷裂需依據(jù)氫脆斷裂的機(jī)理綜合考慮。根據(jù)所需抗拉強(qiáng)度的不同,選項(xiàng)恰當(dāng)?shù)牟馁|(zhì),選用合理的加工工藝(包括熱處理工藝、電鍍工藝和酸洗工藝),采取嚴(yán)苛的預(yù)防措施。
