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剖析“10.9级高强螺栓为什么要驱氢”?

文章出处:中山市金成螺丝有限公司 人气:-发表时间:2017-02-06

广东快乐十分如何杀号 www.mwhmn.com 紧固件在自然环境下发生氢脆断裂主要是淬火回火的马氏体钢,发生在屈服强度>620MPa,硬度值>31HRC的高强度材料??估慷仍礁?,对氢脆越敏感,材料越容易吸氢,驱氢越不容易。一般认为,当强度达到1050MPa以上才会发生氢脆断裂。GB/T 5267.1《紧固件电镀层》规定,当芯部或表面硬度值>320HV时,应通过试验对氢脆进行检验,并进行驱氢处理。也就是说,性能等级10.9级及以上的电镀螺栓,都应该采用低氢工艺并进行驱氢。从国外资料显示,汽车紧固件发生氢脆断裂的强度阀值可能会下降到1000MPa。



高强度螺栓发生氢脆断裂的影响因素主要有以下几个方面:1、强度;2、氢含量;3、应力集中;4、应变速率。这几个影响因素中,强度和氢含量是关键的两个因素。


其一,螺栓材料的强度越高,氢脆敏感性越大。这是因为金属晶体结构中位元错、晶界、沉淀相等氢积聚点多,在酸洗、电镀过程中螺栓吸氢的能力强,基体内应力较大;同时,氢脆断裂的临界应力极限随着材料强度的升高而急剧下降。钢制螺栓因强度过高导致氢脆断裂失效,有时与设计过分强调强度、硬度指标有关。如有些材料设计10.9级,为避开回火温度第一类回火脆性区域,将硬度改为33-35HRC,结果回火温度在430-440℃或450℃,使得螺栓的氢脆敏感性降低,有效地预防了氢脆断裂的发生。



其二,钢制螺栓发生氢脆失效通常也与不合适的热处理有关。由于钢的强度水平与钢的微观组织有着密切关系。因而,在一定强度水平下,钢的氢脆断裂敏感性总是与某种特定的组织相联系。在各种不同的显微组织中,对氢脆敏感性从大到小的一般顺序为马氏体、上贝氏体(粗大贝氏体)、下贝氏体(细贝氏体)、索氏体、珠光体、奥氏体。


回火马氏体对氢脆的敏感性最强,因此在热处理时可通过调整热处理工艺,减少回火马氏体组织的生成。比如采用等温淬火就会使发生氢脆断裂的阀值提高100MPa左右,这是因为等温淬火生成的下贝氏体组织对氢脆的敏感性比回火马氏体低。


其三,淬火螺栓在250-400℃的温度范围回火时,其氢脆敏感性急剧恶化。相关文献资料指出,这是由于低温回火脆性与氢脆现象迭加的结果。研究结果表明,回火脆化对氢致脆性断裂起着明显的促进作用,回火脆化程度较小,回火脆化和氢脆为线性相加;回火脆性成都较大,回火脆化将大大加剧氢脆程度。也就是说,回火脆化将降低材料发生氢脆断裂的临界氢含量值。如40Cr钢10.9级螺钉在氢含量质量分数仅0.0003%条件下发生氢脆断裂,而根据实践的经验,SCM435、SWRCH45K钢螺栓氢含量质量分数在0.0010%-0.0015%以上时,才有发生氢脆断裂的可能性。对失效螺栓分析认为:在较低的氢含量下发生氢脆断裂,其主要原因是由于螺钉存在中等程度的回火脆化。



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