首先我們要知道,汽車五金緊固件調(diào)質(zhì)熱處理是在高溫下進(jìn)行的。為了減少熱處理過程中表面氧化的生成,常常在加熱中加入保護(hù)氣氛。如果保護(hù)氣氛中含有氧化合物(如甲醇裂解氣體,Rx氣體等),螺栓就有可能在熱處理過程中吸氫,增加螺栓氫脆風(fēng)險。
研究表明,實(shí)際使用的螺紋五金緊固件在自然環(huán)境下發(fā)生氫脆斷裂的主要是淬火回火的馬氏體系鋼,發(fā)生在屈服強(qiáng)度>620Mpa,硬度>31HRC的高強(qiáng)度材料?估瓘(qiáng)度越高,對氫脆越敏感,材料越容易吸氫,而不容易驅(qū)氫。
為防止產(chǎn)生氫脆1000-1300Mpa高強(qiáng)度五金緊固件必須在電鍍后規(guī)范驅(qū)氫工藝。驅(qū)氫是利用氫在金屬中的可逆性,對氫敏感性材料進(jìn)行驅(qū)氫處理。驅(qū)氫時,將電鍍螺栓加熱到一定溫度并保持一段時間,使材料中氫聚集形成氫分子而逸出。驅(qū)氫不徹底是引起螺栓氫脆的重要原因之一。造成驅(qū)氫不徹底的原因有二,一個是鍍后沒有及時驅(qū)氫,二是驅(qū)氫時間過短。
一般認(rèn)為,當(dāng)強(qiáng)度達(dá)到1050Mpa以上才會發(fā)生氫脆斷裂。GB/T5267.1《緊固件電鍍層》規(guī)定,當(dāng)心部或表明硬度>320HV時,應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)對氫脆進(jìn)行檢驗(yàn),并要求進(jìn)行驅(qū)氫。就是說,性能等級10.9級以上的電鍍螺栓,都應(yīng)該采用低氫工藝并驅(qū)氫。從近期國外資料看,汽車五金緊固件發(fā)生氫脆斷裂的強(qiáng)度閾值可能會下降到1000Mpa。
金相組織對碳素鋼、合金鋼的氫敏感性影響很明顯;鼗瘃R氏體,上貝氏體(粗),下貝氏體(細(xì)),索氏體,珠光體,奧氏體對氫的敏感性依次降低;鼗瘃R氏體對氫脆的敏感性最強(qiáng),因此汽車五金緊固件在熱處理時可通過調(diào)整熱處理制度,減少回火馬氏體組織的生成。比如,采用等溫淬火就會使發(fā)生氫脆斷裂的閾值提高100Mpa左右,這是因?yàn)榈葴卮慊鹕傻南仑愂象w組織對氫脆的敏感性比回火馬氏體低。
另外,熱處理的結(jié)果對電鍍后的驅(qū)氫效果密切相關(guān)。淬火形成的殘余應(yīng)力對氫脆影響明顯。殘余(拉)應(yīng)力消除得越充分,電鍍后驅(qū)氫的效果就越好,螺栓氫脆斷裂的閾值也就越高,這種效應(yīng)對于超高強(qiáng)度鋼螺栓等五金緊固件尤為明顯。ISO9581《金屬和其他無機(jī)覆蓋層減少氫脆風(fēng)險鋼鐵制品的預(yù)處理》就把消除殘余應(yīng)力處理作為減少氫脆風(fēng)險的重要措施之一。
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