Waterstofverbrossing van bouten van gelegeerd staal (2)
3 Materialen, waterstofgehalte en waterstofverbrossingsbreuk
3.1 Drempelwaarde waterstofverbrossing van materialen
Het materiaal moet voldoende waterstof bevatten zodat de microscheuren in het materiaal kunnen blijven uitzetten en uitbreiden. Omdat het waterstofgehalte echter nauw verwant is aan de andere twee elementen, kan niet worden gezegd dat waterstofverbrossing zal optreden nadat het waterstofgehalte een bepaalde waarde heeft bereikt, noch kan worden gezegd dat waterstofverbrossing niet zal optreden wanneer het waterstofgehalte voldoet aan een bepaalde waarde. bepaalde waarde. Met andere woorden, een bepaald waterstofgehalte kan waterstofverbrossingsbreuk veroorzaken bij materialen die gevoelig zijn voor waterstofverbrossing, maar het kan waterstofverbrossingsbreuk veroorzaken bij materialen die gevoelig zijn voor waterstofverbrossing. Met andere woorden, de drempelwaarde van waterstofverbrossing van verschillende materialen is anders.
Sommige mensen geloven dat waterstofverbrossingsbreuk zal optreden wanneer het waterstofgehalte in staal 5 ppm tot 10 ppm (5 × 10-6 tot 10 × 10-6) bereikt, maar in feite, zelfs als het hoger is dan 10 ppm (10 × 10 - 6), het mag niet zijn dat er waterstofverbrossing moet optreden; en waterstofverbrossingsbreuk kan optreden, zelfs als het waterstofgehalte tussen 1 ppm en 2 ppm (1 × 10-6 × 2 × 10-6) ligt. Dit komt omdat het waterstofgehalte niet de enige factor is die waterstofverbrossingsbreuk veroorzaakt. Zolang het sterk geconcentreerd is in het gevoelige spanningsconcentratiegebied of materiaaldefectgebied, zal het voldoende druk veroorzaken om het materiaal te breken, en de bemonstering tijdens waterstofmeting is over het algemeen niet in het drukconcentratiegebied of materiaaldefectgebied van het materiaal. Daarom, voor materialen van gelegeerd staal,
3.2 Ultieme statische trekspanning die door het materiaal wordt gedragen
Spanning is de drijvende kracht achter de uitzetting en uitbreiding van microscheurtjes in het materiaal, en hangt af van de spanning die door het materiaal wordt ervaren. Als het materiaal niet wordt blootgesteld aan externe spanning (zoals een bout die wordt geplaatst maar niet wordt belast), zal waterstofverbrossingsbreuk in het algemeen niet optreden, zelfs niet bij gevoelige materialen met een hoog waterstofgehalte. Hoe groter de spanning, hoe sneller de groeisnelheid van microscheuren en hoe korter de tijd voor vertraagde breuk. Omdat de groei van microscheuren enige tijd kost, moet de spanning statisch zijn of langzaam worden toegepast.
De hier genoemde spanning moet trekspanning zijn, geen drukspanning, en de spanning die wordt gegenereerd door statische belasting of langzaam aangebrachte belasting. Deze trekspanning omvat niet alleen de trekspanning wanneer het materiaal wordt blootgesteld aan een externe belasting, maar ook de resterende trekspanning die door het materiaal wordt gegenereerd tijdens machinale bewerking en warmtebehandeling.
4 Beïnvloed het proces van waterstofabsorptie en verwijdering van bouten van gelegeerd staal
ISO 4042: 1999 "Bevestigings galvanische laag" Bijlage A bepaalt: in de warmtebehandeling, gascarburatie, reiniging, verpakking, fosfatatiebehandeling, galvaniseren, autokatalytisch behandelingsproces en in de werkomgeving, vanwege het negatieve effect van kathodische bescherming, of reactie van corrosie, kan waterstof het substraat binnendringen. Tijdens de verwerking kan ook waterstof binnendringen, zoals draadrollen, schroeien als gevolg van onjuiste smering tijdens het machinaal bewerken en boren, en las- of hardsoldeerprocessen. Het is te zien dat er in het hele proces van het vervaardigen van bouten de mogelijkheid bestaat van waterstofabsorptie, of dat er een proces is dat de waterstofabsorptie beïnvloedt.
In combinatie met het fabricageproces van bouten van gelegeerd staal, is de belangrijkste manier waarop waterstof de matrix van gelegeerd staal binnendringt, galvaniseren, gevolgd door beitsen. Bovendien is warmtebehandeling het belangrijkste proces dat de waterstofabsorptie beïnvloedt.
a) Galvaniseren is een van de meest gebruikte oppervlaktebehandelingsmethoden voor stalen bouten, en het is ook de belangrijkste manier voor bouten om waterstof te absorberen. Het galvaniseerproces is een proces van kathodische elektrodepositie. Bij het galvaniseren wordt het bekledingsmateriaal (neem bijvoorbeeld zinkplaat) als anode gebruikt en het geplateerde deel als kathode. Onder invloed van een sterke stroom zullen de positief geladen metaalionen (zoals Zn ++) de anodemetaalplaat verlaten, naar het te bedekken onderdeel gaan (zoals weergegeven in figuur 4) en neerzetten op het oppervlak van de plaat. geplateerd deel om een compacte heldere galvaniseerlaag te vormen. Tijdens het vormen van de afgezette laag zullen de waterstofionen (H +) in het zuurbad ook onder invloed van de stroom naar de kathode bewegen om te worden geplateerd. De meeste waterstofionen die zich op het oppervlak van de kathode verzamelen, vormen samen waterstofmoleculen en stromen over, terwijl een deel ervan onder de sterke werking van de spanning in het matrixmateriaal doordringt. Vanwege de lage affiniteit tussen ijzeratomen en waterstof, komt de waterstof die de matrix binnenkomt vaak voor in het gelegeerde staal in de vorm van ionen, en is deze vrij in het materiaal volgens de hierboven beschreven regels.
b) Chemische oxidatie aan het oppervlak (algemeen bekend als "blauw" of "zwart") veroorzaakt zelf geen overmatige waterstofabsorptie en veroorzaakt waterstofverbrossing en barsten, maar de "voorbehandeling" van chemische oxidatie vereist in het algemeen beitsen. Als het beitsen niet goed wordt gecontroleerd, ontstaat er waterstofverbrossing. Het zogenaamde beitsen is om de warmtebehandelde onderdelen gedurende een bepaalde tijd onder te dompelen in een zwak zure oplossing om de aanslag, roest en ander vuil veroorzaakt door de warmtebehandeling te verwijderen. Tijdens het beitsen zullen de waterstofionen en waterstofatomen in het zwakke zuur ook in de materiaalmatrix doordringen, maar omdat er geen stroomwerking is, is de waterstof die in de materiaalmatrix doordringt vrij beperkt, wat over het algemeen geen waterstofverbrossing en breuk veroorzaakt. . Echter, als het materiaal extreem gevoelig is voor waterstofverbrossing (zoals ultrasterk staal en verenstaal), de zuurconcentratie in het bad hoog is, en de onderdompelingstijd te lang is, zal er veel waterstof in de materiaalmatrix doordringen , wat waterstofverbrossing zal veroorzaken.
c) De warmtebehandeling (meestal blussen en temperen) wordt uitgevoerd bij hoge temperaturen. Om te voorkomen dat het oppervlak van de bout tijdens de warmtebehandeling oxideert, wordt vaak atmosfeerbescherming gebruikt. Als de beschermende atmosfeer waterstofverbindingen bevat (zoals methanol, methaan), of het blusmedium waterstofverbindingen bevat, is het mogelijk om tijdens de warmtebehandeling waterstof op te nemen. De restspanning van de bout na warmtebehandeling heeft een duidelijk effect op waterstofverbrossing. Als de restspanning niet wordt weggenomen, is de kans groter dat de bout waterstof absorbeert en is het moeilijker om waterstof te verwijderen.
Waterstofverwijdering, ook bekend als "aandrijfwaterstof", maakt gebruik van de omkeerbaarheid van waterstofvrij in metaal om waterstof uit waterstofgevoelige materialen te verwijderen. Bij het verwijderen van waterstof worden de bouten na galvaniseren en voor passiveren verwarmd tot een bepaalde temperatuur en gedurende een bepaalde tijd bewaard, zodat de waterstof in het materiaal zich verzamelt om waterstofmoleculen te vormen en te ontsnappen. Factoren die het effect van waterstofverwijdering beïnvloeden: een daarvan is het tijdsinterval tussen de voltooiing van het galvaniseren en het begin van de verwijdering van waterstof; de tweede is de temperatuur van waterstofverwijdering; de derde is de tijd van waterstofverwijdering. In het algemeen geldt dat hoe sneller waterstof na het plateren wordt verwijderd, hoe hoger de waterstofverwijderingstemperatuur en hoe langer de waterstofverwijderingstijd, hoe beter het waterstofverwijderingseffect.
