Waterstofverbrossing van bouten van gelegeerd staal (5)
5.5 Gebruik corrosiebestendige materialen om bouten te maken
Het grootste voordeel van het gebruik van corrosiebestendige materialen om bouten te maken, is dat er geen plating nodig is, waardoor de dreiging van waterstofverbrossing volledig wordt vermeden. Op lucht- en ruimtevaartvoertuigen van Europese en Amerikaanse landen wordt een groot aantal materialen gebruikt die niet hoeven te worden gegalvaniseerd om bouten te vervaardigen. Deze materialen zijn onder meer:
● Op ijzer gebaseerde legering A286 (GH2132) met een sterkteniveau van 1100 MPa;
● Op nikkel gebaseerde legering wasploy (GH738) met een sterkteniveau van 1250 MPa;
● Inconnel 718 (GH4169), een legering op nikkelbasis met een sterkte van 1550 MPa;
● Nikkel-kobaltlegering MP35N (GH159) met een sterkteniveau van 1800 MPa;
● Uiterst sterk precipitatiehardend roestvrij staal.
Momenteel voldoen de huiselijke omstandigheden aan de voorwaarden voor het gebruik van corrosiebestendige materialen om bouten met een hoge sterkte te vervaardigen. Veelgebruikte materialen voor het vervaardigen van bouten met een treksterkte van ongeveer 1100 MPa zijn superlegering GH2132 en titaniumlegering TB3, TC4 enzovoort.
Legering op hoge temperatuur GH2132 (buitenlandse tegenhanger A286) is een superlegering op ijzerbasis met uitstekende corrosieweerstand, prestaties bij hoge temperaturen en prestaties bij ultralage temperaturen. Het heeft een hoge vloeigrens, uithoudingsvermogen en kruipsterkte bij een hoge temperatuur van 650 ° C. Na warmtebehandeling is de treksterkte (onder normale temperatuur) hoger dan 920 MPa en is de rek (δ5) niet minder dan 15%. Het Institute of Aeronautical Materials heeft ook de speciale specificatie Q / 6S 1032-1992 "YZGH2132 Alloy Rods for High-Temperature Fasteners" geformuleerd, die een treksterkte heeft tot 1100 MPa. Momenteel wordt dit materiaal veel gebruikt in de lucht- en ruimtevaartindustrie om bouten en zelfborgende moeren te vervaardigen, niet alleen bij kamertemperatuur, maar ook bij hoge temperatuur (650 ° C) en ultralage temperatuur (-196 ° C).
De corrosieweerstand van titaniumlegeringen TB3 en TC4 is erg goed, en de sterkte na vaste oplossing en veroudering kan 1100 MPa bereiken. Aangezien galvaniseren niet vereist is, treedt vertraagde waterstofverbrossingsbreuk in het algemeen niet op, maar als het waterstofgehalte te hoog is, zal dit verbrossing van het materiaal veroorzaken. Momenteel wordt titaniumlegering als boutmateriaal op grote schaal gebruikt in de lucht- en ruimtevaart.
Op nikkel gebaseerde hoge temperatuur legering GH738 (overeenkomend met buitenlandse merken wasploy) heeft een hoge corrosiebestendigheid, hoge vloeigrens en vermoeidheidsprestaties, zonder dat galvaniseren nodig is. De werktemperatuur is hoger dan 730 ℃. Na warmtebehandeling is de treksterkte bij kamertemperatuur hoger dan 1250 MPa. De materialen die voldoen aan Q / 6S 1035-1992 "GH738 legeringsstaven voor bevestigingsonderdelen op hoge temperatuur" zijn gebruikt om zelfborgende moeren voor hoge temperatuur te vervaardigen voor ruimtevaartmodellen.
De op nikkel gebaseerde legering op hoge temperatuur GH4169 (die overeenkomt met Inconel 718 in het buitenland) presteert goed onder hoge en lage temperatuuromstandigheden, de vloeigrens onder 650 ℃ staat op de eerste plaats onder alle soorten superlegeringen en heeft een goede weerstand tegen vermoeidheid, stralingsweerstand en oxidatiebestendigheid, corrosiebestendigheid en goede verwerkingsprestaties zijn veelgebruikte materialen voor constructies van luchtvaartvoertuigen, evenals veelgebruikte materialen voor de vervaardiging van bevestigingsmiddelen. Nadat de legering een normale verouderingsbehandeling met hete storen en een vaste oplossing heeft ondergaan, kan de treksterkte meer dan 1280 MPa bereiken en kan de rek (δ5) meer dan 15% bereiken. Als het juiste koude vervormingsproces wordt toegevoegd, kan de treksterkte van het materiaal worden verhoogd tot meer dan 1550 MPa en is de rek (δ5) meer dan 8%. Het oppervlak van het onderdeel is over het algemeen klaar voor gebruik na een passiveringsbehandeling, zonder galvaniseren. Het gebruik van GH4169-legering om bouten te maken, kan niet alleen het waterstofverbrossingsprobleem van de bouten volledig vermijden, maar ook het aanpassingsvermogen van de bouten aan omgevingen met hoge en lage temperaturen oplossen. Voor dit doel heeft het Institute of Aeronautical Materials de bedrijfsnorm Q / 6S 1034-1992 "GH4169 Alloy Bars for High Temperature Fastening Parts" uitgegeven.
Precipitatiehardend roestvast staal is een soort zeer sterk roestvast staal dat kan worden versterkt door warmtebehandeling. Na de juiste warmtebehandeling (inclusief cryogene behandeling) kan de treksterkte van dit type materiaal meer dan 1400 MPa of zelfs meer dan 1600 MPa bereiken, en het heeft ook een redelijk goede taaiheid. Amerikaanse 17-7PH, 17-5Mo, enz. Behoren tot dit soort materiaal. 0Cr12Mn5Ni4Mo3Al is een legering met een laag nikkelgehalte die onafhankelijk is ontwikkeld door mijn land van de jaren zestig tot de jaren zeventig, algemeen bekend als "69111". De legering is een semi-austenitisch precipitatiehardend roestvrij staal met gecontroleerde fasetransformatie. De corrosiebestendigheid is tussen austenitisch roestvrij staal en martensitisch roestvrij staal. Na warmtebehandeling kan de treksterkte meer dan 1600 MPa bereiken en de verlenging (δ5) meer dan 14%, en de krimp van het gebied (ψ) kan oplopen tot meer dan 50%. Voorlopige tests tonen aan dat roestvrij staal 69111 niet alleen een hoge treksterkte heeft, maar ook een goede plasticiteit, taaiheid en vermoeiingseigenschappen. Het kan een ideaal materiaal worden voor het vervaardigen van ultrasterke bouten. Het is goedgekeurd als de boutnorm voor de luchtvaartindustrie.
De waterstofverbrossingsbreuk van metalen materialen is een complex proces van fysische en chemische veranderingen. Er zijn nog steeds veel problemen waarvoor mensen moeten blijven onderzoeken en studeren. Zolang we echter de basismechanismen en wetten van waterstofverbrossingsbreuk door een bout begrijpen en de nodige voorzorgsmaatregelen zorgvuldig nemen, kunnen we de breuk door waterstofverbrossing door boutverbindingen zeker voorkomen en de verborgen kwaliteitsrisico's van mechanische apparatuur elimineren.
