Водородное охрупчивание крепежных изделий после термообработки

Водородное охрупчивание крепежных изделий происходит из-за попадания атомов водорода в материал на начальном этапе обработки. В большинстве случаев крепежные изделия подвергаются водородному охрупчиванию под действием статических растягивающих нагрузок. Водородное охрупчивание менее вероятно при проведении высокоскоростных испытаний материалов, таких как обычные испытания на растяжение. Атомы водорода обычно диффундируют в такие участки материала, которые подвергаются трехстороннему напряжению. Уровень напряжений в материале и степень накопления водорода в системе будут влиять на соотношение диффузии водорода к месту ловушки. Накопление водорода в положении ловушки уменьшит напряжение разрушения материала, что приведет к образованию трещин, их распространению и разрушению материала. Расширение водорода в крепежных изделиях, подвергающихся статической нагрузке, можно непосредственно наблюдать по текущему времени задержки разрушения из-за водородного охрупчивания. Из-за склонности материала к водородному охрупчиванию, общего количества материала, коэффициента диффузии водорода и уровня спинового напряжения задержка времени разрушения из-за водородного охрупчивания сильно варьируется: от нескольких минут до нескольких дней или недель.

Если в процессе обработки крепеж когда-либо контактировал со средой, содержащей атомы водорода, возможно, это водородное охрупчивание. Любая обработка, при которой во время химической реакции стали образуется водород, позволит водороду проникнуть в материал, тем самым увеличивая склонность материала к водородному охрупчиванию. Стальные крепежные детали, используемые в автомобильной промышленности, будут находиться в прямом контакте с активными атомами водорода в условиях химической конверсионной обработки покрытия, таких как коррозия окружающей среды, катодное электролитическое удаление масла, кислотное раскисление, химическая очистка, чернение и гальваника. . Поскольку в процессе гальванического покрытия выделяется водород, он оказывает наибольшее влияние на абсорбцию водорода стальными крепежными деталями. Общее количество водорода, поглощенного в процессе гальванопокрытия, во многом зависит от эффективности гальванического раствора. В целом, высокоэффективные процессы гальваники производят меньше водорода, чем процессы гальваники с низкой эффективностью. Такие факторы, как слишком большая или слишком малая загрузка гальванического раствора в гальванический барабан, будут иметь большое влияние на эффективность процесса гальванического покрытия. (Справочник: Методы обработки поверхности крепежных изделий)

Другие процессы, в результате которых при взаимодействии со сталью выделяется водород, такие как травление, удаление окалины после термообработки или предварительная гальваническая обработка, также нельзя игнорировать. Исследование Джонсона описывает влияние погружения в кислоту на вязкость стали. Поглощение водорода во время обработки крепежных изделий является кумулятивным. Водорода, введенного в детали в результате одной обработки, может быть недостаточно, чтобы вызвать водородное охрупчивание, но накопление водорода, введенного в детали в результате нескольких процессов, может вызвать водородное охрупчивание.

Неблагоприятные последствия абсорбции водорода во время гальваники или очистки можно устранить или уменьшить во время термической обработки (обычно обжига) после гальваники. Степень водородного охрупчивания обычно зависит от уровня прочности или условий холодной обработки крепежного изделия. Трояно однажды указал на связь между временем разрушения, содержанием водорода и временем выпечки. Благодаря обжигу накопление водорода в материале уменьшается, а время разрушения и более низкий уровень критического напряжения продлеваются и улучшаются. Здесь критический уровень напряжения относится к уровню напряжения, ниже которого не произойдет водородного охрупчивания, аналогично пределу выносливости.

Достаточно ли времени выпекания, главным образом, зависит от уровня твердости материала, процесса гальваники, типа и толщины покрытия. Крепежные изделия с более низким уровнем твердости после гальванической обработки обычно следует обжигать менее 4 часов: то же покрытие, но крепежные детали с более высоким уровнем твердости обычно пропекают не менее 8 часов. Было предложено обжигать крепежные детали твердостью 3133HRC в течение 8 часов; крепеж с твердостью 33-36HRC следует обжигать в течение 10 часов; крепеж с твердостью 36-39HRC следует обжигать в течение 12 часов. Крепежные изделия твердостью 39-43HRC следует выпекать в течение 14 часов. При постановке процесса запекания следует также учитывать уровень твердости крепежа и тип покрытия. Слой покрытия может в определенной степени играть роль барьера для диффузии водорода, который будет препятствовать диффузии водорода наружу крепежной детали. Вообще говоря, водороду легче диффундировать наружу через рыхлые покрытия, такие как крепежные детали, чем через плотные покрытия. Существует даже разница между цинковым покрытием и более плотным кадмиевым покрытием. Чтобы получить как можно больше водорододиффузионного материала, необходимо длительное время выпекания. А.В.Гробинмл. Считается, что когда толщина покрытия превышает 2,5 мкм, водороду труднее диффундировать из стали. В этом случае оцинкованный слой становится препятствием для диффузии водорода. Можно считать, что обработка обжигом в этом случае фактически перераспределяет водород по различным положениям ловушки в материале. Разрушение крепежных деталей из-за водородного охрупчивания уже вызвало широкую обеспокоенность в автомобильной промышленности. Такого рода сбои происходят неожиданно, что создает большую нагрузку на автомобильные компании и поставщиков крепежных изделий, что не только приводит к их экономическим потерям, но также создает угрозу удовлетворенности пользователей компании и безопасности автомобилей.

Предотвращению разрушения крепежных изделий из-за водородного охрупчивания в автомобильной промышленности уделяется все больше внимания. Крепежные изделия, подверженные водородному охрупчиванию, могут выйти из строя раньше, через несколько минут после сборки, когда фактическое напряжение намного ниже прочности материала на разрыв. В автосборочном цехе разрушение крепежных деталей из-за водородного охрупчивания значительно снижает эффективность производства. Автомобили с потенциальным риском разрушения из-за водородного охрупчивания необходимо осматривать один за другим, а все возможные крепежные детали заменять новыми и надежными, а замена крепежных элементов займет много времени. Замена крепежа, поврежденного водородным охрупчиванием, станет большим бременем как для производителей автомобилей, так и для производителей крепежа.

Более актуальные новости отрасли производителей штампов: