一、氫脆化的原理
當(dāng)氫原子進(jìn)入鋼和其它金屬中，它會(huì)存在于材料的晶界上，當(dāng)對(duì)金屬施予應(yīng)力時(shí)，會(huì)因此而降低金屬的延展性或負(fù)荷承受性能。氫脆是延遲性破壞，由于鋼中氫存在于應(yīng)力集中部位，需要若干時(shí)間才會(huì)發(fā)生延遲破壞，而在一般的機(jī)械性能測(cè)試上往往忽略延展性的重要性，也無法通過短時(shí)間的試驗(yàn)測(cè)出延遲破壞的傾向，使得緊固件雖在滿意的機(jī)械性能狀態(tài)或標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)強(qiáng)度下仍產(chǎn)生斷裂，經(jīng)常是由很微小的裂痕造成突然間的崩壞。這種現(xiàn)象在合金上時(shí)常歸于氫效應(yīng)延遲破壞、氫應(yīng)力裂痕或氫脆。
氫脆對(duì)緊固件來說可能是最嚴(yán)重的問題之一。因?yàn)樗茄舆t破壞，通常在組裝24小時(shí)后發(fā)生，但沒有一定的準(zhǔn)確時(shí)間。商用的緊固件種類在電鍍后且具有洛氏C34或以上的硬度容易引起氫脆。這些種類包括自攻螺絲、彈簧墊圈、Sems(組合墊圈的自攻螺絲)、螺帽組合墊圈(Keps or conical assembly nut。)、Grade螺栓和所有沉頭螺絲產(chǎn)品。
二、產(chǎn)生氫脆化的主要因素
種種跡象顯示，氫脆與產(chǎn)品表面處理及鋼內(nèi)碳含量以及產(chǎn)品的硬度有關(guān)，且成正比。參考各規(guī)范及相關(guān)論文的研究結(jié)果顯示，當(dāng)產(chǎn)品脆性增加以及酸浸洗是造成氫脆化的主要因素。產(chǎn)品在經(jīng)過冷鍛或冷加工后再硬化熱處理，使產(chǎn)品的脆性增加，對(duì)氫脆特別敏感。
對(duì)緊固件來說，通常在Grade 2螺栓或螺絲上使用電鍍，也無氫脆傾向，因?yàn)檫@些產(chǎn)品都是低碳鋼且無硬化。Grade5電鍍后的螺栓或螺絲就很有可能有氫脆化的問題產(chǎn)生，這些產(chǎn)品都是使用中碳鋼制造以及硬化處理到最高C34的硬度，但仍未聽說有氫脆化的事情產(chǎn)生。Grade 8電鍍后的螺栓或螺絲就有氫脆化的傾向，這些是使用中碳合金鋼制造及硬化處理到最高C39的硬度。沉頭螺絲也是使用中碳合金鋼制造，硬化處理到最高C45的硬度，在所有標(biāo)準(zhǔn)種類的螺栓或螺絲中，電鍍后的沉頭螺絲有最高的氫脆化失敗的可能性。
對(duì)于產(chǎn)品的破壞是否為氫脆所造成，有一個(gè)較簡(jiǎn)單的判斷方法，那就是如果螺絲或螺栓在裝置后1到48小時(shí)內(nèi)破壞，且其破壞在頭部與桿部以及螺紋與桿部的交接位置，那大概就是氫脆化破壞，如果螺絲在裝置一段時(shí)間后破壞，這大概就是氫脆以外的問題，若是從組織上來觀察，氫脆化破壞屬于晶間斷裂。
三、氫脆化的削除與防止
經(jīng)研究調(diào)查結(jié)果顯示，測(cè)試任何材料對(duì)氫脆化的敏感性直接與材料本身氫侵入含量有關(guān)。因此加熱過程中時(shí)間溫度的關(guān)系不但取于鋼的成份和組織而且也和電鍍過程息息相關(guān)。
有很多原因可能使得緊固件脆化，氫脆化測(cè)試僅是最后的手段，重要的是事前的防范以預(yù)防及降低重大的損失。當(dāng)制造過程管制(包括電鍍處理過程)將可使氫脆化的機(jī)率降到最低。
——本文摘自《中國(guó)金屬制品網(wǎng)》
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