Wasserstoffversprödung von Schrauben aus legiertem Stahl (2)
3 Materialien, Wasserstoffgehalt und Wasserstoffversprödungsbruch
3.1 Schwellenwert der Wasserstoffversprödung von Materialien
Das Material muss eine ausreichende Menge Wasserstoff enthalten, damit sich die Mikrorisse im Material weiter ausdehnen und ausdehnen können. Da der Wasserstoffgehalt jedoch eng mit den beiden anderen Elementen verwandt ist, kann nicht gesagt werden, dass eine Wasserstoffversprödung auftritt, nachdem der Wasserstoffgehalt einen bestimmten Wert erreicht hat, und es kann auch nicht gesagt werden, dass eine Wasserstoffversprödung nicht auftritt, wenn der Wasserstoffgehalt auf a trifft bestimmter Wert. Mit anderen Worten, ein bestimmter Wasserstoffgehalt kann einen Wasserstoffversprödungsbruch von Materialien mit hoher Wasserstoffversprödung verursachen, aber er kann einen Wasserstoffversprödungsbruch von Materialien mit niedriger Wasserstoffversprödung verursachen. Mit anderen Worten ist der Schwellenwert der Wasserstoffversprödung verschiedener Materialien unterschiedlich.
Einige Leute glauben, dass ein Wasserstoffversprödungsbruch auftreten wird, wenn der Wasserstoffgehalt in Stahl 5 ppm bis 10 ppm (5 × 10 -6 bis 10 × 10 -6) erreicht, aber tatsächlich, selbst wenn er 10 ppm (10 × 10 - - überschreitet). 6), es darf nicht sein, dass ein Wasserstoffversprödungsbruch auftreten muss; und ein Wasserstoffversprödungsbruch kann auftreten, selbst wenn der Wasserstoffgehalt zwischen 1 ppm und 2 ppm liegt (1 × 10-6 × 2 × 10 –6). Dies liegt daran, dass der Wasserstoffgehalt nicht der einzige Faktor ist, der einen Bruch der Wasserstoffversprödung verursacht. Solange es im Bereich der empfindlichen Spannungskonzentration oder im Materialdefektbereich stark konzentriert ist, verursacht es genügend Druck, um das Material zu brechen, und die Probenahme während der Wasserstoffmessung befindet sich im Allgemeinen nicht im Druckkonzentrationsbereich oder im Materialdefektbereich des Materials. Für legierte Stahlwerkstoffe
3.2 Ultimative statische Zugspannung, die vom Material getragen wird
Spannung ist die treibende Kraft für die Ausdehnung und Ausdehnung von Mikrorissen im Material und hängt von der Spannung ab, der das Material ausgesetzt ist. Wenn das Material keiner äußeren Beanspruchung ausgesetzt ist (z. B. einem Bolzen, der platziert, aber nicht belastet ist), tritt ein Wasserstoffversprödungsbruch im Allgemeinen auch bei empfindlichen Materialien mit hohem Wasserstoffgehalt nicht auf. Je größer die Spannung ist, desto schneller ist die Wachstumsrate von Mikrorissen und desto kürzer ist die Zeit für das Auftreten eines verzögerten Bruchs. Da das Wachstum von Mikrorissen eine gewisse Zeit in Anspruch nimmt, muss die Spannung statisch sein oder langsam angewendet werden.
Die hier erwähnte Spannung muss eine Zugspannung sein, keine Druckspannung, und die Spannung, die durch statische Belastung oder langsam aufgebrachte Last erzeugt wird. Diese Zugspannung umfasst nicht nur die Zugspannung, wenn das Material einer äußeren Belastung ausgesetzt ist, sondern auch die Restzugspannung, die das Material während der Bearbeitung und Wärmebehandlung erzeugt.
4 Beeinflussen Sie den Prozess der Wasserstoffabsorption und des Entfernens von Schrauben aus legiertem Stahl
ISO 4042: 1999 "Fastener Electroplating Layer" Anhang A legt fest: bei der Wärmebehandlung, Gasaufkohlung, Reinigung, Verpackung, Phosphatierung, Galvanisierung, autokatalytischen Behandlung und in der Arbeitsumgebung aufgrund der negativen Wirkung des kathodischen Schutzes oder der Bei Korrosionsreaktion kann Wasserstoff in das Substrat gelangen. Während der Verarbeitung kann auch Wasserstoff eindringen, z. B. Gewinderollen, Anbrennen aufgrund unsachgemäßer Schmierung während der Bearbeitung und des Bohrens sowie Schweiß- oder Lötprozesse. Es ist ersichtlich, dass im gesamten Prozess der Bolzenherstellung die Möglichkeit der Wasserstoffabsorption besteht oder dass es einen Prozess gibt, der die Wasserstoffabsorption beeinflusst.
In Kombination mit dem Herstellungsprozess von Bolzen aus legiertem Stahl ist der Hauptweg, auf dem Wasserstoff in die Matrix aus legiertem Stahl gelangt, das Galvanisieren, gefolgt vom Beizen. Darüber hinaus ist der Hauptprozess, der die Wasserstoffabsorption beeinflusst, die Wärmebehandlung.
a) Das Galvanisieren ist eine der am häufigsten verwendeten Oberflächenbehandlungsmethoden für Stahlbolzen und es ist auch die Hauptmethode für Bolzen, Wasserstoff zu absorbieren. Der Elektroplattierungsprozess ist ein Prozess der kathodischen galvanischen Abscheidung. Während des Galvanisierens wird das Beschichtungsmaterial (am Beispiel der Zinkplatte) als Anode und das plattierte Teil als Kathode verwendet. Unter Einwirkung eines starken Stroms verlassen die positiv geladenen plattierenden Metallionen (wie Zn ++) die Anodenmetallplatte, bewegen sich zu dem zu plattierenden Teil (wie in Abbildung 4 gezeigt) und lagern sich auf der Oberfläche des ab plattiertes Teil zur Bildung einer kompakten hellen Galvanikschicht. Während der Bildung der abgeschiedenen Schicht bewegen sich die Wasserstoffionen (H +) im Säurebad auch zur Kathode, um unter Einwirkung des Stroms Teile zu plattieren. Die meisten Wasserstoffionen, die sich auf der Oberfläche der Kathode ansammeln, bilden zusammen Wasserstoffmoleküle und laufen über, während ein Teil von ihnen unter starker Spannungseinwirkung in das Matrixmaterial eindringt. Aufgrund der geringen Affinität zwischen Eisenatomen und Wasserstoff liegt der in die Matrix eintretende Wasserstoff häufig in Form von Ionen im legierten Stahl vor und ist nach den oben beschriebenen Regeln im Material frei.
b) Die chemische Oxidation der Oberfläche (allgemein bekannt als "blau" oder "schwarz") selbst verursacht keine übermäßige Wasserstoffabsorption und verursacht Wasserstoffversprödung und -rissbildung, aber die "Vorbehandlung" der chemischen Oxidation erfordert im Allgemeinen ein Beizen. Wenn das Beizen nicht richtig kontrolliert wird, führt dies zu einer Wasserstoffversprödung. Das sogenannte Beizen besteht darin, die wärmebehandelten Teile für einen bestimmten Zeitraum in eine schwache Säurelösung einzutauchen, um den durch die Wärmebehandlung verursachten Zunder, Rost und anderen Schmutz zu entfernen. Während des Beizens dringen auch die Wasserstoffionen und Wasserstoffatome in der schwachen Säure in die Materialmatrix ein. Da jedoch keine Stromwirkung vorliegt, ist der Wasserstoff, der in die Materialmatrix eindringt, ziemlich begrenzt, was im Allgemeinen keine Wasserstoffversprödung und keinen Wasserstoffbruch verursacht . Jedoch, Wenn das Material extrem empfindlich gegen Wasserstoffversprödung ist (wie ultrahochfester Stahl und Federstahl), die Säurekonzentration im Bad hoch ist und die Eintauchzeit zu lang ist, dringt viel Wasserstoff in die Materialmatrix ein , was zu Wasserstoffversprödung führen wird. .
c) Die Wärmebehandlung (üblicherweise Abschrecken und Anlassen) wird bei hohen Temperaturen durchgeführt. Um zu verhindern, dass die Oberfläche des Bolzens während der Wärmebehandlung oxidiert, wird häufig ein Atmosphärenschutz verwendet. Wenn die Schutzatmosphäre Wasserstoffverbindungen (wie Methanol, Methan) enthält oder das Abschreckmedium Wasserstoffverbindungen enthält, ist es möglich, Wasserstoff während der Wärmebehandlung zu absorbieren. Die Restspannung des Bolzens nach der Wärmebehandlung hat einen sehr offensichtlichen Einfluss auf die Wasserstoffversprödung. Wenn die Restspannung nicht beseitigt wird, absorbiert der Bolzen eher Wasserstoff und es ist schwieriger, Wasserstoff zu entfernen.
Die Wasserstoffentfernung, auch als "Antriebswasserstoff" bekannt, nutzt die Reversibilität von wasserstofffreiem Wasserstoff in Metall, um Wasserstoff aus wasserstoffempfindlichen Materialien zu entfernen. Beim Entfernen von Wasserstoff werden die Schrauben nach dem Galvanisieren und vor der Passivierung auf eine bestimmte Temperatur erhitzt und eine Zeit lang aufbewahrt, so dass sich der Wasserstoff im Material sammelt, um Wasserstoffmoleküle zu bilden und zu entweichen. Faktoren, die den Effekt der Wasserstoffentfernung beeinflussen: Einer ist das Zeitintervall zwischen dem Abschluss der Galvanisierung und dem Beginn der Entfernung von Wasserstoff; die zweite ist die Temperatur der Wasserstoffentfernung; Der dritte ist der Zeitpunkt der Wasserstoffentfernung. Im Allgemeinen ist der Wasserstoffentfernungseffekt umso besser, je zeitnaher die Wasserstoffentfernung nach dem Plattieren erfolgt, je höher die Wasserstoffentfernungstemperatur ist und je länger die Wasserstoffentfernungszeit ist.
