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    關于氫脆Hydrogen Embrittlement
    發布時間:2014-11-03 15:00 丨 已被瀏覽

      關于氫脆的控制
    Joe Greenslade 為 Greenslade & Co總裁,公司位于在美國伊利諾州,Greenslade品牌的量規儀器銷售。 Greenslade身兼發明家、作家和演講家一身。他擁有 11項美國專利,專業著述超過80篇以上,并在過去10年經常在貿易和科技會議上表演講。 Greenslade現為美國公共法令101-592執行委員會的一員。
    關于氫脆,有幾點大家一般都看法一致:
    1.材料的硬度提高,氫脆化的危險性就增加。
    2.氫脆化一般與電鍍、熱浸鍍鋅有關,但并不是鍍層或被覆蓋本身會導致氫脆化,一般人都認為,導致件氫脆化的氫來源是從電鍍前清洗作業或去除電鍍所使用的酸液來 的。
    3.一般是電鍍后扣件經過烘焙,很明顯可以防止去氫化,可不幸的是電鍍后多久時間內要做烘焙、烘焙多 久、用什么溫度的烘焙沒有一致的看法?最多見的是,電鍍后 一個小時之內的烘焙375°F至425°F烘焙4小時。
    我對氫化的觀察三十年來看過許多疑似氫脆化的螺絲 class=a1>自攻螺絲(Tapping Screws)的案子,包刮各種鍍鋅的產品,從解決這些案子找到的解決方法中,我 學到了一些挽救產品與減少氫脆化的事情。
    在本文中,我只想與大家分享我的觀察,我不是要提出本文作為已經科學驗證過的事實。 有一位七十多歲很有經驗治金家曾告訴我,他的經驗是產品其心部硬度若不超 過HRC36,則其氫脆化的可能性遠比HRC36以上的產品要低很多,我記下他這段話以便驗證。 我們可以利用這個信息來預防生產螺絲 class=a1>自攻螺絲時發生氫脆 化的問題,也可以用來挽救疑似氫脆化的產品,螺絲 class=a1>自攻螺絲標準品心部硬度規范是HRC28至HRC38,ISO文件中甚至有心部硬度高到HRC40的。 近年來 若有人打電話問我氫脆化測試不合格時,我第一個問他的問題便是心部硬度多少?所有案件答案是HRC37到HRC40,許多年前我以為把這些不合格產品烘焙8到24小時 應可消除掉氫,可是很不幸地有很多次此方法并不算有效措施。 可利用此方法挽救脆化的螺絲 class=a1>自攻螺絲 當我聽到產品低于HRC36心部硬度,有很強的抗氫 脆化能力,這個說法之后,我做了以下的建議方法,已經有3個個案成功了。
    其步驟如下:
    1.先除掉電鍍;
    2.回火到產品心部硬度為HRC28到HRC35;
    3.重電鍍;
    4.電鍍一小時之內,將產品烘焙8小時,溫度375°F到400°F;
    5.從該批產品中隨機抽樣100Pcs以上做氫脆化測試。 如我前面所述,我并不知道是否有任何消耗的測試方法可以來證明這個方法,但這個方法已經成功地解決了三批不 合格的螺絲 class=a1>自攻螺絲之去除氫脆化效果。
    用下述方法來測試氫脆化,我建議的方法如下:
    1.把硬化的墊圈套上產品;
    2.把產品鎖在測試板上鎖到斷裂為止,記下每個產品的最大扭距值;
    3.用原先5Pcs產品的平均值的80%的扭力,來鎖100Pcs以上的產品;
    4.48小時之后,再以順時針方向施加原先的扭力值于所有受測產品上。如果有任何產品在施加測試扭力時失敗,則該批產品就報廢。
    最后的建議我提出以下幾個建議給螺絲 class=a1>自攻螺絲廠商:
    1.生產時要控制熱處理制程,以獲得心硬度在HRC28到HRC35之間,以減少從電鍍制程來的氫脆化可能性。
    2.如果發現某批成品有氫脆化現象,請依此程序處理:去出電鍍、降心部硬度到HRC28至HRC35之間,從電鍍、烘焙、測試至少100Pcs,如果有任何一支在最終測試 失敗,則整批都要銷毀。 氫脆化是很可怕的問題,我希望這些建議能幫助廠商若遭遇此問題,能有效地解決問題。
    為有效地提高彈性緊固件(彈簧墊圈、錐形墊圈、鞍形墊圈、波形墊圈等)抗蝕防護性能和裝飾性,多半要進行表面處理,如發黑、磷化、電鍍鋅等處理。其中電解鍍鋅 及鈍化處理應用更為廣泛。
    加上彈性緊固件的硬度一般在42-50HRc之間,由于材料及表面處理的原因,它對氫比較敏感,在電鍍后,除氫處理未達到驅氫目的,其殘存的氫會造成彈性緊固件的延 遲斷裂?! ∧壳?,由延遲斷裂氫脆引發的彈性緊固件斷裂自然是一個嚴重的產品質量問題,人們可以采取各種技術來減少和預防彈性緊固件的氫脆問題。
    1.材料缺陷的影響
    彈性緊固件材料表面缺陷對電鍍鋅的有害影響是不容忽視的,比如鋼板表面輕微裂紋折疊、斑痕蝕坑夾雜和超過允許深度的脫碳層,都會對彈性緊固件鍍鋅產生 十分有害的影響,壓彎成型不當造成表面插劃傷,局部應力集中等都會有不良影響。
    2.熱處理工藝的影響
    熱處理工藝對彈性緊固件電鍍鋅后的氫脆是有較大影響的,若硬度達45HRc時(碳鋼類),均會誘發或導致彈性緊固件斷裂。
    在確保熱處理技術參數的前提下,選擇適宜的加熱溫度,合理的加熱時間,充分予以回火。以最大限度地消除組織應力和熱應力,避免其有害影響。淬火加熱時 應嚴防氧化和脫碳,網帶爐碳勢控制在0.60%-0.70%,鹽浴爐必須認真脫氧撈渣,進行硬度檢測時,嚴格注意表面層造成硬度虛假現象,使硬度測試值失真。一般應控制在 42-44HRc為佳,不要超過45HRc。
    3.電鍍過程的影響
    彈性緊固件由于氫的侵襲往往發生氫脆斷裂,造成重大損失。析氫滲氫在整個電解鍍鋅中是不可避免的,析出的氫能夠滲入鍍鋅層,甚至滲入基體金屬內。鋅的吸氫 大約在0.001%-0.100%,而鐵碳合金吸氫在0.1%左右。氫在金屬內使晶格扭曲,產生很大的內應力,致使其機械性能降低,析氫不僅對鍍層性能產生不利影響,如產 生針孔、麻點、氣泡等缺陷,而且會滲透至基體金屬中,使金屬韌性大大降低,導致零件脆斷。析氫的原因除在熱處理外,較高的加熱溫度,氫很容易滲入零件應力集中 的區域,酸洗和電鍍都會發生析氫?!   ?.氫脆的預防
    電鍍鋅前必須嚴格控制陰極電解除油。對彈性緊固件(尤其是厚度?1mm),不宜采用陰極電解除油,而是采用陽極電解除油、化學除油或超聲波除油,也可以 選用金屬清洗劑除油(效果較好)。
    對彈性緊固件不宜采用強酸腐蝕,而是采用噴砂或噴丸等處理方法達到凈化、活化表面目的。必須進行酸洗活化處理時,選用鹽酸較硫酸為好。注意掌握酸洗時間不 宜過長(每次控制30-60s),以多次短時間比長時間酸洗效果好。
    應選擇氫脆性較小的鍍鋅電解液,一般而言,祿化物型鍍鋅電解液相對析氫較少,產生氫脆的可能性也??;而氰化物鍍鋅電解液析氫、滲氫較多,產生氫脆的機 率也較大。
    采用有效的驅氫工序驅散滲氫,減少氫脆應力。驅氫溫度一般為190-230℃,驅氫時間6-8h。在電鍍鋅后鈍化前2h內進行,停留時間越短越好。

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