論文資料-汽車高強(qiáng)度緊固件的氫脆預(yù)防及試驗(yàn)方法-word可編輯-展示頁
2024-11-13 13:55本頁面
【正文】 料延遲失效斷裂。 目前針對(duì)緊固件氫脆的防治及試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)也為數(shù)不少，如：國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ ISO）、美國汽車工程師協(xié)會(huì) (SAE)、德國標(biāo)準(zhǔn)（ DIN）、國家標(biāo)準(zhǔn)（ GB）等，因此，全球比較大的汽車公司或集團(tuán)都制定了更加詳細(xì)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如：美國 戴姆勒178。 雖然國內(nèi)外對(duì)于氫脆研究的論文不在少數(shù)，但由于影響鋼鐵材料氫脆的因素很多，包括基體材料的強(qiáng)度水平、零件服役溫度、材料表面狀況、應(yīng)力狀態(tài)等等，在這些因素交叉影響下氫脆的作用機(jī)理變得更為復(fù)雜，至今仍未有文獻(xiàn)能做出完整的解釋。 汽車高強(qiáng)度緊固件因氫脆問題在裝配生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)或用戶使用過程中出現(xiàn)早期斷裂，將使整車或總成質(zhì)量與聲譽(yù)受到嚴(yán)重影響。1 前言 近年來，隨著汽車、橋梁、航空航天事業(yè)的長足發(fā)展，高強(qiáng)度緊固件的應(yīng)用日益廣泛。高強(qiáng)度螺栓在節(jié)約原材料成本、節(jié)省裝配位置及減輕整車重量等方面無疑有著不可替代的優(yōu)勢(shì)，但鋼制高強(qiáng)度緊固件對(duì)氫脆的敏感性隱患卻是一個(gè)不容忽視的重要課題，同時(shí)也已經(jīng)引起了整個(gè)緊固件行業(yè)及用戶的廣泛關(guān)注。因氫脆斷裂具有不可預(yù)期的延遲性，即使裝配時(shí)未發(fā)生脆斷，而是在此后更長時(shí)間才發(fā)生斷裂，更換零件 就不得不在汽車下線后進(jìn)行，甚至不得不采用召回整車進(jìn)行返修的措施，勢(shì)必造成極大的經(jīng)濟(jì)損失和名譽(yù)損失。目前基本被接受的解釋是氫的陷阱效應(yīng)理論?？巳R斯勒公司、韓國 大宇 公司 、 日本 本田 公司 、 日本 豐田 公司、 韓國現(xiàn)代 公司、法國 PSA集團(tuán)、美國通用公司、德國大眾公司等等。 氫脆通常表現(xiàn)為應(yīng)力作用下的延遲斷裂現(xiàn)象。當(dāng)活動(dòng)氫 原子進(jìn)入這些“陷阱”，即被束縛而成為非活躍氫原子。氫脆一般發(fā)生在零件受到靜態(tài)載荷的條件下，緊固件在安裝后可能在數(shù)小時(shí)或此后更長的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)斷裂。因此判斷氫脆不宜采取拉伸試驗(yàn)的方法，具體方法將在后文闡述。當(dāng)陷阱束縛能較弱，即陷阱比較淺，氫原子可輕易擺脫陷阱的束縛重新成為活躍氫原子，這種陷阱稱為可逆陷阱，也可稱為引力陷阱，這種陷阱的束縛能主要來自電場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、溫度梯度或非典型的化學(xué)勢(shì)，這些束縛能不是零件自身存在的，一般是外界環(huán)境對(duì)零件的影響，當(dāng)外界環(huán)境變化束縛能消失，氫原子可能會(huì)逃逸出陷阱。 不可逆陷阱的束縛能較強(qiáng)，陷阱比較深，氫原子一旦進(jìn)入其中就很難再逃逸出來，例如大角度晶界、夾雜物或碳化物與鋼鐵原子之間形成的 固 固界面、孔穴等等位置，這種陷阱是物理性的，也可稱為物理陷阱，它只能成為氫原子的巢穴。螺紋緊固件，尤其是高強(qiáng)度緊固件經(jīng)材料改制、冷成形、淬硬熱處理、磨削或機(jī)加工、碾制螺紋后，再進(jìn)行表面處理，極易受氫脆的破壞。 (1)、酸洗：零件在酸洗時(shí)，鋼鐵與酸反應(yīng)產(chǎn)生氫， Fe+H+→ Fe2++H2↑。 (2)、除油：陰極電解除油雖然除油效率高，但通電時(shí)作為陰極的零件表面會(huì)析出氫原子，從而造成滲氫。保護(hù)氣在裂解罐中高溫裂解出 H CO、 CO CH4 等，此時(shí)零件在高溫環(huán)境下，氫較容易滲入。不過有研究表明，鍍層對(duì)氫有阻隔作用，一旦零件上沉積了一定厚度的鍍層后，氫就很難再滲入鋼鐵基體，同樣，此前已滲入的氫也很難再逸出。 隨著零件硬度的提高、含碳量 的增加、冷作硬化程度的強(qiáng)化，在酸洗和電鍍過程中。直徑較小的零件比直徑較大的零件氫脆敏感性就強(qiáng)。 在除銹和氧化皮時(shí)，盡量采用噴砂拋丸的方法，若 洛氏硬度等于或大于 HRC 32的緊固件進(jìn)行酸洗時(shí)，必須在制定酸洗工藝時(shí)確保零件在酸中浸泡的時(shí)間最長不超過 10 分鐘。 (2)、 采用低氫擴(kuò)散性和低氫溶解度的鍍涂層 一般認(rèn)為，在電鍍 Cr、 Zn、 Cd、 Ni、 Sn、 Pb 時(shí)，滲入鋼件的氫容易殘留下來，而 Cu、 Mo、 Al、 Ag、 Au、 W 等金屬鍍層具有低氫擴(kuò)散性和低氫溶解度，滲氫較少。 (3)、 鍍前去應(yīng)力和鍍后去氫以消除氫脆隱患 若零件經(jīng)淬火、焊接等工序后內(nèi)部殘留應(yīng)力較大，鍍前應(yīng)進(jìn)行回火處理，回火消除應(yīng)力實(shí)際上可以減少零件內(nèi)的陷阱數(shù)量，從而減輕發(fā)生氫脆的隱患。當(dāng)鍍層厚度超過 m 時(shí)，氫從緊固件中擴(kuò)散出去就非常困難了。這就要求在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮到高強(qiáng)度螺栓的氫脆風(fēng)險(xiǎn)，合理選擇鍍層種類和鍍層厚度。 5 除氫的方法和方式 高強(qiáng)度 緊固件由于氫脆產(chǎn)生的脆性斷裂，一般發(fā)生的很突然，是無法預(yù)料的，故這種失效的形式造成的后果是很嚴(yán)重的。 對(duì)于高強(qiáng)度緊固件除氫的方法和方式各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)或中規(guī)定的不盡
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