我们询问了我们的冶金和失效分析专家 Vikram南达 来回答他和他的团队每天收到的关于氢脆的常见问题. 阅读下面他的回答来发现原因, 影响, 防止氢脆, 还有更多.
什么是氢脆(HE)?
氢脆(HE)的特点是由于金属吸收氢原子而导致延展性和强度的损失, 最终沿晶界扩散, 弱化物质结构, 促进晶间开裂. 随着金属强度的增加, 钢变硬了, 更少的韧性, 更少的困难, 变得更容易受到HE的影响. 氢脆的结果是钢构件在低于金属屈服强度的应力下以脆性形态开裂和断裂.
什么是钢/不锈钢的氢脆?
氢脆主要发生在高强度钢中, 而不锈钢被认为相对不易受氢脆的影响，但并非完全不受HE的影响. 氢脆本质上是由于在制造过程中氢原子被金属吸收而导致的延展性的丧失和承载能力的降低, 制造, 或者在服役. 氢原子很小，很容易渗透到固体金属中.
一旦吸收, 原子氢在各种俘获位点(如空隙/包涵位点或材料内部缺陷)重组，形成氢分子(H2)。, 从金属内部产生压力. 这种压力可以增加到裂纹产生的水平，并最终降低这些裂纹在金属中传播所需的应力, 导致脆化(脆性断裂).
螺栓中的氢脆是如何发生的?
性能等级为10的高强度钢螺栓的氢脆(HE).9 & 12.众所周知，9的发生主要是由于氢原子改变了物质的行为. 结果是, 这可能导致在拉紧过程或在使用条件下的拉伸载荷下的脆性断裂.
氢脆温度是多少?
氢脆(HE)是一种接近环境温度的现象. 当温度高于100℃时，HE逐渐减小.
什么导致氢脆?
氢脆是由氢原子被吸收到微观结构中具有氢捕获点的材料中引起的. 这可能导致在施加应力或残余应力下延展性和韧性的丧失，并在低于金属屈服强度的应力水平下促进开裂和脆性断裂. 氢原子的来源可能是腐蚀反应, 电镀过程, 酸洗, 或者使用潮湿的焊条进行焊接等制造过程. 一般来说，高强度材料更容易受到HE的影响.
“氢脆的最大挑战是很难检测和预测. 随着时间的推移，氢脆的过程可能会缓慢发生，直到部件发生灾难性故障时才会立即显现出来. ”
Vikram南达
冶金 & 冶金失效分析专家
如何防止电镀紧固件发生氢脆?
防止氢脆最常见的方法之一是通过一个叫做烘烤的过程. 烘烤通常包括将电镀紧固件加热到指定温度，并将其保持在~180 - ~220ºC的温度下，持续8至24小时.
哪种金属最容易氢脆?
氢脆(HE)对所有金属材料的影响并不相同. 最脆弱的材料是高强度的钢(如那些使用在 航空航天 and 汽车 im体育平台app下载), 还有钛和钴合金，而其他材料，比如铜, 铝, 不锈钢, 还有一些镍合金, 对HE的易感性较低. 然而, 如果这些材料经历了应变硬化过程, 然后它们可能会受到氢脆的影响.
镀铬、镀锌、化学镀镍也可能引起HE. 值得注意的是，材料对氢脆的脆弱性可能受到多种因素的影响, 例如材料中杂质的存在, 在制造/制造或服务过程中氢气暴露的水平, 应力水平(施加和/或残余), 以及它被使用的温度和压力条件.
如何识别氢脆?
识别氢脆裂纹最有效的检测方法是 磁粉检测(MPT) and 超声波检测(UT). MPT对于识别表面裂纹特别有用, however, 根据我的经验, 对小型紧固件实施MPT, 可能是个挑战.
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“进行氢脆测试的最大好处是，它有助于确保受到高应力和暴露于氢的关键部件的安全性和可靠性, 比如在航空航天中使用的那些, 汽车, 能源im体育平台app下载. ”
Vikram南达
冶金 & 冶金失效分析专家
