Wasserstoffversprödung von Schrauben aus legiertem Stahl (5)
5.5 Verwenden Sie korrosionsbeständige Materialien, um Schrauben herzustellen
Der größte Vorteil der Verwendung korrosionsbeständiger Materialien zur Herstellung von Schrauben besteht darin, dass keine Beschichtung erforderlich ist, wodurch die Gefahr einer Wasserstoffversprödung vollständig vermieden wird. Bei Luft- und Raumfahrtfahrzeugen in europäischen und amerikanischen Ländern wird eine große Anzahl von Materialien, für die keine Galvanisierung erforderlich ist, zur Herstellung von Schrauben verwendet. Diese Materialien umfassen:
● Eisenbasislegierung A286 (GH2132) mit einer Festigkeit von 1100 MPa;
● Legierungsabsatz auf Nickelbasis (GH738) mit einer Festigkeit von 1250 MPa;
● Inconnel 718 (GH4169), eine Legierung auf Nickelbasis mit einer Festigkeit von 1550 MPa;
● Nickel-Kobalt-Legierung MP35N (GH159) mit einer Festigkeit von 1800 MPa;
● Ultrahochfester ausscheidungshärtender Edelstahl.
Gegenwärtig haben die häuslichen Bedingungen die Bedingungen für die Verwendung korrosionsbeständiger Materialien zur Herstellung hochfester Schrauben erfüllt. Üblicherweise verwendete Materialien zur Herstellung von Schrauben mit einer Zugfestigkeit von etwa 1100 MPa sind die Superlegierung GH2132 und die Titanlegierung TB3, TC4 usw.
Die Hochtemperaturlegierung GH2132 (Fremdgegenstück A286) ist eine Superlegierung auf Eisenbasis mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit, Hochtemperaturleistung und Ultra-Niedertemperaturleistung. Es hat eine hohe Streckgrenze, Dauerfestigkeit und Kriechfestigkeit bei einer hohen Temperatur von 650 ° C. Nach der Wärmebehandlung liegt die Zugfestigkeit (unter normaler Temperatur) über 920 MPa und die Dehnung (δ5) beträgt nicht weniger als 15%. Das Institut für Luftfahrtmaterialien hat auch die spezielle Spezifikation Q / 6S 1032-1992 "YZGH2132-Legierungsstäbe für Hochtemperatur-Verbindungselemente" formuliert, die eine Zugfestigkeit von bis zu 1100 MPa aufweist. Gegenwärtig wird dieses Material in der Luft- und Raumfahrtindustrie häufig zur Herstellung von Schrauben und selbstsichernden Muttern verwendet, nicht nur bei Raumtemperatur, sondern auch bei hohen Temperaturen (650 ° C) und extrem niedrigen Temperaturen (-196 ° C).
Die Korrosionsbeständigkeit der Titanlegierungen TB3 und TC4 ist sehr gut und die Festigkeit nach fester Lösung und Alterung kann 1100 MPa erreichen. Da kein Galvanisieren erforderlich ist, tritt im Allgemeinen kein verzögerter Wasserstoffversprödungsbruch auf. Wenn jedoch der Wasserstoffgehalt zu hoch ist, führt dies zu einer Versprödung des Materials. Gegenwärtig ist eine Titanlegierung als Schraubenmaterial in der Luft- und Raumfahrt weit verbreitet.
Die Hochtemperaturlegierung GH738 auf Nickelbasis (entsprechend dem Einsatz ausländischer Marken) weist eine hohe Korrosionsbeständigkeit, eine hohe Streckgrenze und ein hohes Ermüdungsverhalten auf, ohne dass eine Galvanisierung erforderlich ist. Die Arbeitstemperatur liegt über 730 ° C. Nach der Wärmebehandlung liegt die Zugfestigkeit bei Raumtemperatur über 1250 MPa. Die Materialien gemäß Q / 6S 1035-1992 "GH738-Legierungsstangen für Hochtemperatur-Befestigungsteile" wurden zur Herstellung von selbstsichernden Hochtemperaturmuttern für Luft- und Raumfahrtmodelle verwendet.
Die Hochtemperaturlegierung auf Nickelbasis GH4169 (entsprechend Inconel 718 im Ausland) weist unter Hoch- und Niedertemperaturbedingungen eine gute Gesamtleistung auf, die Streckgrenze unter 650 ° C steht unter allen Arten von Superlegierungen an erster Stelle und weist eine gute Ermüdungsbeständigkeit, Strahlungsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und gute Verarbeitungsleistung sind häufig verwendete Materialien für Luft- und Raumfahrtfahrzeugstrukturen sowie häufig verwendete Materialien für die Herstellung von Verbindungselementen. Nachdem die Legierung einer normalen Heißstörung und einer Alterungsbehandlung in fester Lösung unterzogen wurde, kann die Zugfestigkeit mehr als 1280 MPa erreichen und die Dehnung (δ5) kann mehr als 15% erreichen. Wenn der geeignete Kaltverformungsprozess hinzugefügt wird, kann die Zugfestigkeit des Materials auf mehr als 1550 MPa erhöht werden und die Dehnung (δ5) beträgt mehr als 8%. Die Oberfläche des Teils ist im Allgemeinen nach der Passivierungsbehandlung ohne Galvanisierung gebrauchsfertig. Die Verwendung einer GH4169-Legierung zur Herstellung von Schrauben kann nicht nur das Problem der Wasserstoffversprödung der Schrauben vollständig vermeiden, sondern auch die Anpassungsfähigkeit der Schrauben an Umgebungen mit hohen und niedrigen Temperaturen lösen. Zu diesem Zweck hat das Institut für Luftfahrtmaterialien den Unternehmensstandard Q / 6S 1034-1992 "GH4169-Legierungsstäbe für Hochtemperatur-Befestigungsteile" herausgegeben.
Ausscheidungshärtender Edelstahl ist eine Art hochfester Edelstahl, der durch Wärmebehandlung verstärkt werden kann. Nach einer ordnungsgemäßen Wärmebehandlung (einschließlich kryogener Behandlung) kann die Zugfestigkeit dieses Materialtyps mehr als 1400 MPa oder sogar mehr als 1600 MPa erreichen, und es weist auch eine recht gute Zähigkeit auf. Amerikanische 17-7PH, 17-5Mo usw. gehören zu dieser Art von Material. 0Cr12Mn5Ni4Mo3Al ist eine nickelarme Legierung, die von meinem Land in den 1960er bis 1970er Jahren unabhängig entwickelt wurde und allgemein als „69111“ bekannt ist. Die Legierung ist ein halbaustenitischer ausscheidungshärtender Edelstahl mit kontrollierter Phasenumwandlung. Seine Korrosionsbeständigkeit liegt zwischen austenitischem Edelstahl und martensitischem Edelstahl. Nach der Wärmebehandlung kann die Zugfestigkeit mehr als 1600 MPa erreichen und die Dehnung (δ5) über 14% erreichen. und die Flächenschrumpfung (ψ) kann über 50% erreichen. Vorversuche zeigen, dass Edelstahl 69111 nicht nur eine hohe Zugfestigkeit aufweist, sondern auch gute Plastizitäts-, Zähigkeits- und Ermüdungseigenschaften aufweist. Es kann ein ideales Material für die Herstellung ultrahochfester Schrauben werden. Es wurde als Bolzenstandard für die Luft- und Raumfahrtindustrie zugelassen.
Der Wasserstoffversprödungsbruch von Metallmaterialien ist ein komplexer Prozess physikalischer und chemischer Veränderungen. Es gibt immer noch viele Probleme, bei denen die Menschen weiter erforschen und studieren müssen. Solange wir jedoch die grundlegenden Mechanismen und Gesetze des Wasserstoffversprödungsbruchs verstehen und die erforderlichen Vorsichtsmaßnahmen sorgfältig treffen, können wir den Wasserstoffversprödungsbruch definitiv verhindern und die verborgenen Qualitätsrisiken mechanischer Geräte beseitigen.
