紧固件氢脆的产生和预防措施

june

关于氢脆问题
1、螺纹紧固件氢脆产生的原因及危害
螺纹紧固件在制造的过程（如：调质（淬火＋高温回火）、氰化、渗炭、化学清洗、磷化、电镀、滚压碾制和机加工（不适当的润滑而烧焦）等工序）和服役环境中，由于阴极保护的反作用或腐蚀的反作用，氢原子有可能进入钢或其他金属的基体，并滞留在基体内，在低于屈服强度（合金的公称强度）的应力状态下，它将可能导致延伸性或承载能力的降低或丧失、裂纹（通常是亚微观的），直致在服役过程或储存过程中发生突然断裂，造成严重的脆性失效。螺纹紧固件，尤其是高强度紧固件经冷拔、冷成形、碾制螺纹、机加工、磨削后，再进行淬硬热处理、电镀处理，极易受氢脆的破坏。导致紧固件氢脆的原因很多，但是电镀处理工序是关键的因素之一。
紧固件由于氢脆产生的脆性断裂，一般发生的很突然，是无法预料的，故这种失效的形式造成的后果是很严重的。尤其是在有安全性能要求时，减少氢脆的产生是很有必要的，因此，电镀紧固件去除氢脆是一项很重要的工作工作。
2、紧固件易产生氢脆失效危险的情况及特征
A、高抗拉强度或硬化或表面淬硬；
B、吸附氢原子；
C、在拉伸应力状态下。
随着零件硬度的提高、含碳量的增加、冷作硬化程度的强化，在酸洗和电镀过程中。氢的溶解度和因此产生吸收氢的总量也将增加，也就是说零件的氢脆敏感性就越强。直径较小的零件比直径较大的零件氢脆敏感性就强。
3、减少电镀紧固件氢脆的措施
A、加工硬度大于或等于320HV的电镀紧固件，在清洗过程前，应增加应力释放过程；在清洗过程中，应使用防腐蚀酸、碱性或机械方法进行。浸入到防腐酸的时间尽可能的设计为最小持续时间。
B、硬度超过320HV的紧固件在进行冷拔、冷成形、机械加工、磨削后进行热处理工序时，则应符合ISO9587D的规定；
C、应尽可能避免有意引入残余应力办法。如：螺栓、螺钉在热处理后碾制螺纹；
D、经热处理或冷作硬化的硬度超过385HV或性能等级12.9级及其以上的紧固件不适宜采用酸洗处理，应使用无酸的特殊方法，如：碱性清洗、喷砂等方法。
E、热处理或冷作硬化的硬度超过365HV的紧固件，应采用大阴极功率电镀溶液电镀工艺。
F、钢制紧固件为了进行电镀，表面应经特殊处理，即经最小浸入时间清洗后再进行电镀。
G、选择合适的镀层厚度，因为，镀层厚度的增加，增加了氢释放的难度；
H、以下紧固件产品电镀后必须进行去处氢脆处理：
①、 性能等级大于或等于10.9级的螺栓、螺钉和螺柱；
②、 硬度大于或等于372HV的弹性垫圈或弹性垫圈组合件；
③、 性能等级大于或等于12级的螺母；
④、 自攻螺钉、自攻自钻螺钉、自攻锁紧螺钉等表面淬硬类紧固件；
⑤、 抗拉强度大于或等于1000Mpa或硬度大于或等于365HV金属弹性夹等紧固件。
4、去除氢脆的措施
去除氢脆的措施实际上就是烘干过程，可以说是为了使氢脆减少到最小，在给定的温度下和规定的时间内，将零件加热的过程。电镀后烘干过程就是将钢中的氢蒸发和不可逆收集而释放氢原子的过程，在标准附录A中给出了烘干过程的详细资料。根据零件的产品品种、几何形状、材料、性能等级或硬度、清洗工艺、镀层种类及电镀工艺的不同，制定的烘干工艺也不同。去除氢脆时应注意以下几点：
A、不应采用超过零件回火的温度进行烘干；
B、烘干过程应最好在电镀后（最好在一小时内），铬酸盐钝化处理前立即进行；
C、烘干温度在200℃---230℃是合理的，一般采用较低的烘干温度和较长的烘干时间；
D、烘干持续时间在2h—24h内选取，一般8h.是烘干持续时间的典型示例。


关于氢脆问题

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除氢对于电镀产品显得尤为重要,因为在电镀体系中,被镀金属离子在阴极上得到电子,氢离子也同样会得到电子,生成原子态的氢,渗透到金属镀层内部,使镀层产生疏松,当搁置一段时间后,原子态的氢会结合生成氢气而体积膨胀,这样就导致镀层产生针孔、鼓泡甚至脱落等不良缺陷,如果渗透到基体还会导致整个构件产生氢脆,特别是对于高强度钢,一旦渗氢容易导致构件的脆断.