合金鋼螺栓發(fā)生氫脆斷裂因素有哪些，合金鋼螺栓發(fā)生氫脆斷裂因素分析，合金鋼螺栓發(fā)生氫脆斷裂因素

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非常廣泛,很多大型機械的連接件都會(huì )使用到金屬緊固螺栓進(jìn)行連接,就如:合金鋼螺栓。這種緊固件螺栓使用過(guò)程中有一種常見(jiàn)的問(wèn)題就是氫脆斷裂,螺栓一點(diǎn)斷裂會(huì )直接影響到機械的正常使用,對于生產(chǎn)機械來(lái)說(shuō),螺栓突然發(fā)生氫脆斷裂會(huì )造成一些損失。中華標準件網(wǎng)根據進(jìn)行分析,分享出以合金鋼為列的緊固件螺栓氫脆斷裂的具體因素以及預防措施。

合金鋼螺栓斷裂口形貌觀(guān)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斷裂的位置,可以看出斷裂位置恰好處于螺帽和螺紋發(fā)生機械咬合的位置。

圖1螺栓斷裂位置示意圖

圖2為電鏡下螺栓斷面的截面形貌圖,由圖2可以看出斷口截面和螺栓的軸線(xiàn)成90°,從斷面形貌上沒(méi)有觀(guān)察到塑性變形的痕跡。從金屬緊固螺栓的斷口顏色上看斷口主要呈現出銀灰色,可觀(guān)察到摻雜于銀灰色斷面之中的棕褐色氧化物存在。

圖2斷口截面圖

如果金屬緊固螺栓發(fā)生氫脆斷裂,是不可修復的,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,就消除不了。在材料的冶煉過(guò)程和零件的制造與裝配過(guò)程(如電鍍、焊接)中進(jìn)入鋼材內部的微量氫(10的負6次方量級)在內部殘余的或外加的應力作用下導致材料脆化甚至開(kāi)裂。

合金鋼螺栓氫脆斷裂原因:

(1)外部環(huán)境引入氫。當金屬緊固螺栓長(cháng)期暴露于潮濕的服役環(huán)境中時(shí)會(huì )有部分氫滲入,或者在雨水較多的地區服役時(shí)金屬緊固螺栓中由于氫脆導致斷裂的比例更高。但考慮到本研究所述的金屬緊固螺栓應用在我國北方,氣候條件相對較為干燥,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)境導致氫脆斷裂。

(2)酸洗時(shí)引入氫。合金鋼金屬緊固螺栓在其加工過(guò)程中需要經(jīng)過(guò)酸洗和電鍍的過(guò)程,這兩個(gè)過(guò)程很容易引入氫原子。反復研究合金鋼金金屬緊固螺栓的酸洗過(guò)程可知,酸洗磷皂化和磷化的過(guò)程都有引入氫的可能性,特別是磷化工藝中,在磷酸的作用下,鐵和Fe,C形成無(wú)數原電池,在陽(yáng)極區工件表面形成磷化膜,在陰極區則放出大量的氫。因此,加工過(guò)程中的吸氫應該為斷裂螺栓主要的氫來(lái)源。

(3)熔煉過(guò)程未完全去除氫。合金鋼金屬緊固螺栓在熔煉的過(guò)程中有一些氫原子存留是無(wú)法避免的問(wèn)題,這和熔煉過(guò)程中的溫度條件、環(huán)境條件以及熔煉過(guò)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(guò)程中確實(shí)有部分氫原子殘留,這些殘留的氫原子就會(huì )在氫脆的產(chǎn)生過(guò)程中對合金鋼金屬緊固螺栓的斷裂過(guò)程起到促進(jìn)作用。

合金鋼螺栓斷裂為氫致延遲型脆性斷裂,是在應力和氫共同作用下導致的斷裂。預防合金鋼螺栓氫脆斷裂需要依據氫脆斷裂的機理綜合考慮。根據所需抗拉強度的不同,選擇適當的材料,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),采取嚴格的預防措施。