螺絲氫脆的控制及去氫工藝

《螺絲氫脆的控制及去氫工藝》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、螺絲氫脆的控制及去氫工藝螺絲氫脆的控制在任何電鍍溶液中,由于水分子的離解,總或多或少地存在一定數量的氫離子。因此,電鍍過程中,在陰極析出金屬(主反應)的同時,伴有氫氣的析出(副反應)。析氫的影響是多方面的,其中最主要的是螺絲氫脆。螺絲氫脆是表面處理中最嚴重的質量隱患之一,析氫嚴重的零件在使用過程中就可能斷裂,造成嚴重的事故。表面處理技術人員必須掌握避免和消除螺絲氫脆的技術,以使螺絲氫脆的影響降低到最低限度。一、螺絲氫脆1螺絲氫脆現象螺絲氫脆通常表現為應力作用下的延遲斷裂現象。曾經出現過汽車彈簧、墊圈、螺釘、片簧

2、等鍍鋅件,在裝配之后數小時內陸續(xù)發(fā)生斷裂,斷裂比例達40%~50%。某特種產品鍍鎘件在使用過程中曾出現過批量裂紋斷裂,曾組織過全國性攻關,制訂嚴格的去氫工藝。另外,有一些螺絲氫脆并不表現為延遲斷裂現象,例如：電鍍掛具(鋼絲、銅絲)由于經多次電鍍和酸洗退鍍,滲氫較嚴重,在使用中經常出現一折便發(fā)生脆斷的現象；獵槍精鍛用的芯棒,經多次鍍鉻之后,墮地斷裂；有的淬火零件(內應力大)在酸洗時便產生裂紋。這些零件滲氫嚴重,無需外加應力就產生裂紋,再也無法用去氫來恢復原有的韌性。2螺絲氫脆機理延遲斷裂現象的產生是由于零件內部的

3、氫向應力集中的部位擴散聚集,應力集中部位的金屬缺陷多(原子點陣錯位、空穴等)。氫擴散到這些缺陷處,氫原子變成氫分子,產生巨大的壓力,這個壓力與材料內部的殘留應力及材料受的外加應力,組成一個合力,當這合力超過材料的屈服強度,就會導致斷裂發(fā)生。螺絲氫脆既然與氫原子的擴散有關,擴散是需要時間的,擴散的速度與濃差梯度、溫度和材料種類有關。因此,螺絲氫脆通常表現為延遲斷裂。氫原子具有最小的原子半徑,容易在鋼、銅等金屬中擴散,而在鎘、錫、鋅及其合金中氫的擴散比較困難。鍍鎘層是最難擴散的,鍍鎘時產生的氫,最初停留在鍍層中和鍍

4、層下的金屬表層,很難向外擴散,去氫特別困難。經過一段時間后,氫擴散到金屬內部,特別是進入金屬內部缺陷處的氫,就很難擴散出來。常溫下氫的擴散速度相當緩慢,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。二、避免和消除的措施.1減少金屬中滲氫的數量在除銹和氧化皮時,盡量采用吹砂除銹,若采用酸洗,需在酸洗液中添加若丁等緩蝕劑；在除油時,采用化學除油、清洗劑或溶劑除油,

5、滲氫量較少,若采用電化學除油,先陰極后陽極；在電鍍時,堿性鍍液或高電流效率的鍍液滲氫量較少。2采用低氫擴散性和低氫溶解度的鍍涂層一般認為,在電鍍Cr、Zn、Cd、Ni、Sn、Pb時,滲入鋼件的氫容易殘留下來,而Cu、Mo、Al、Ag、Au、W等金屬鍍層具有低氫擴散性和低氫溶解度,滲氫較少。在滿足產品技術條件要求的情況下,可采用不會造成滲氫的涂層,如達克羅涂覆層可以代替鍍鋅,不會發(fā)生螺絲氫脆,耐蝕性提高7~10倍,附著力好,膜厚6~8μm,相當于較薄的鍍鋅層,不影響裝配。3鍍前去應力和鍍后去氫以消除螺絲氫脆隱患若

6、零件經淬火、焊接等工序后內部殘留應力較大,鍍前應進行回火處理,減少發(fā)生嚴重滲氫的隱患。對電鍍過程中滲氫較多的零件原則上應盡快去氫,因為鍍層中的氫和表層基體金屬中的氫在向鋼基體內部擴散,其數量隨時間的延長而增加。新的國際標準草案規(guī)定"最好在鍍后1h內,但不遲于3h,進行去氫處理"。國內也有相應的標準,對電鍍鋅前、后的去氫處理作了規(guī)定。電鍍后去氫處理工藝廣泛采用加熱烘烤,常用的烘烤溫度為150~300°C,保溫2~24h。具體的處理溫度和時間應根據零件大小、強度、鍍層性質和電鍍時間的長短而定。去氫處理常在烘箱內進行

7、。鍍鋅零件的去氫處理溫度為110~220°C,溫度控制的高低應根椐基體材料而定。對于彈性材料、0.5mm以下的薄壁件及機械強度要求較高的鋼鐵零件,鍍鋅后必須進行去氫處理。為了防止"鎘脆",鍍鎘零件的去氫處理溫度不能太高,通常為180~200°C。三、應注意的問題材料強度越大,其螺絲氫脆敏感性也越大,這是表面處理技術人員在編制電鍍工藝規(guī)范時必須明確的基本概念。國際標準要求抗拉強度σb105kg/mm2的鋼材,要進行相應的鍍前去應力和鍍后去氫處理。法國航空工業(yè)對屈服強度σs90kg/mm2的鋼件就要求作相應去氫處理

8、。由于鋼材強度與硬度有很好的對應關系,因此,用材料硬度來判斷材料螺絲氫脆敏感比用強度來判斷更為直觀、方便。因為一份完善的產品圖和機加工工藝都應標注鋼材硬度。在電鍍中我們發(fā)現鋼的硬度在HRC38左右時開始呈現螺絲氫脆斷裂的危險。對高于HRC43的零件,鍍后應考慮去氫處理。硬度為HRC60左右時,在表面處理之后必須立即進行去氫處理,否則在幾小時之內鋼件會開裂。除了鋼材硬度外,還應綜合考慮以