11、避免和消除氫脆的措施

(1)、減（jiǎn）少金屬中滲氫（qīng）的數量
必（bì）須盡量減少高（gāo）強度/高硬度鋼製緊固件的酸洗，因為（wéi）酸洗可加（jiā）劇氫脆。在除鏽（xiù）和氧化（huà）皮時，盡量采用噴砂拋丸的方法（fǎ），若洛氏硬度等於或大於HRC 32的緊固件進（jìn）行酸洗時，必須在製定酸洗工藝時確（què）保零件在酸中浸（jìn）泡的時間最長不超過10分鍾。並應盡量降低酸液的濃度，並保（bǎo）證零件在酸中浸泡的時間不超過10分鍾；在除油時，采用清洗劑或溶（róng）劑除油（yóu）等化學除油方式，滲（shèn）氫量較少（shǎo），若采用電化學除油，先陰極後陽極（jí），高強度零件不允許用陰極電解除油；在熱處（chù）理時，嚴格（gé）控製甲（jiǎ）醇（chún）和丙烷的滴（dī）注量；在（zài）電鍍時（shí），堿性鍍液或（huò）高電流效率的鍍液滲氫量較少。

 

(2)、采用低（dī）氫擴散性和低氫溶解度的鍍（dù）塗層。一般認為，在電鍍Cr、Zn、Cd、Ni、Sn、Pb時，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散性和低氫溶解度，滲氫較少。在滿（mǎn）足產品技術條件要（yào）求的情況（kuàng）下，可采用不會造成滲氫的塗層，如機械鍍鋅或無鉻鋅（xīn）鋁塗層，不會發生氫脆，耐蝕性（xìng）高，附著力好，且比電鍍環保。

 

(3)、鍍前去應（yīng）力（lì）和鍍後去氫以消除氫脆隱患
若零件經（jīng）淬火、焊接（jiē）等工序後內部殘（cán）留應力較大，鍍前應進行回火處理，回火消除應力實際上可以減少（shǎo）零件（jiàn）內的陷阱數量（liàng），從而減輕發生氫脆的隱患。

 

⑷、控製鍍層厚度
由於鍍層覆蓋在緊固件（jiàn）表麵，鍍層在一定程度上會（huì）起到氫擴散屏障（zhàng）的作用，這將阻礙氫向緊固件（jiàn）外部的擴散。當鍍（dù）層厚度超過2.5μm時，氫從緊固件中擴散出去就非常困難了。因此硬度＜32HRC的緊固件，鍍層厚度可以（yǐ）要求在12μm；硬（yìng）度≥32HRC的高強度（dù）螺栓，鍍層（céng）厚度應（yīng）控製在8μmmax。這（zhè）就要（yào）求在產品設計（jì）時，必須考慮到高強度螺栓的氫脆風險，合理選擇鍍層種類和鍍（dù）層厚度。
在一（yī）般情況下，除了局部淬硬型緊固（gù）件外，硬度（dù）超過49HRC的高強（qiáng）度鋼製零件不允許采用電鍍（dù）的表麵處理形式。 

 

13、除氫的（de）方法和方式

高強度緊固件由於氫脆產（chǎn）生的（de）脆性（xìng）斷裂，一般發生的很突然，是無法預料的，故這種失效的（de）形式造成的後果是很嚴重的。尤其是在有安全性能要求時，減少氫脆的產生是很有必要的，因此，高強度緊固（gù）件去除氫脆是一項很重要的工作工作。
  對於高強度緊固件除氫的方法和（hé）方式各個標準或中規定的不盡相同，但芭乐视频网页版比較讚許硬度小於32HRC，可以不進（jìn）行除氫處理,也不需要做氫脆試驗；硬度大於或等於32HRC，並經酸洗（xǐ）及塗油、磷化、機械鍍鋅、電鍍（dù）鋅等表麵處（chù）理的緊固件必須進行除氫處理的觀點。表1列出了相關標準中對除（chú）氫方法和方（fāng）式（shì）的要求。
  要求進行驅氫處理的緊固件的硬度（dù），對於表麵淬硬型的緊固件，決定其去氫處理方式主要取（qǔ）決於其“表麵硬度”。對整體調質或局部（bù）淬硬型緊固件（jiàn），決定（dìng）其去氫（qīng）處理方式主要取決於其“芯（xīn）部硬度”。

 

• 在目前采取的除氫措施中，烘烤是最有效的手段。

• 零件表麵有一定厚度的鍍層時，氫很（hěn）難透過鍍層向外擴散出去。盡（jìn）管在烘烤處理中隻除去了很小一部分氫，烘烤處理可使鋼中（zhōng）的氫重新分布，擴散到材料內部的永久（或不可逆）陷阱（jǐng）位（wèi）置而成為非活躍狀態（tài），並使之不易於聚集到較為危險的（de）陷阱位置（zhì）。也就是說烘烤處理可以防止緊固（gù）件中的氫聚集到（dào）應力集中（zhōng）的部位，失效時間和臨界應力水（shuǐ）平（píng）得以延長和提高。因此，目前烘烤處理在減小高（gāo）強度緊固件氫脆傾向上是很有效的。

• 不論是電（diàn）鍍，還是磷化表麵處理（lǐ），封閉處理工序應在烘烤工序完成後再進行。

 

14、烘烤時機

產品電鍍（dù）後應於4 小時（shí）之內被烘（hōng）烤，最好是在1 小時之內以及鉻酸（suān）鹽處理之前，因為（wéi）實（shí）施烘烤時如果溫度在150°F(66°C)以上鉻（gè）酸膜將會被破壞（huài），使得原披覆無效。

 

• 氫脆化的消除與防止：經研究調查結果顯示，在測試任何材料對（duì）氫脆化的感受性（xìng）是直接與材料本身氫侵入含量有（yǒu）關（侵入的型態與有效性）。因此烘（hōng）烤過程中時間 - 溫度的（de）關係不但取決於（yú）鋼的成份和組織而且也和電鍍（dù）材質和電鍍過（guò）程息息相關。另外大部份（fèn）高強度的鋼，其烘烤過程的有效性隨著時間與溫度的減少（shǎo）而快速跌落。

• 有很多原因可能使得緊固件脆化，氫脆化測試僅是最後（hòu）的（de）手段，重要（yào）的是事前的防範以預防及降低重大的損失。當製造易發生氫脆化產品時，全麵性的製造過程管製(包括電鍍處理過（guò）程)將可使氫脆化的機率降到最低。

 

15、烘烤溫度

 

加熱到溫度200℃到230℃，最高溫度應考慮（lǜ）塗層材料以及基材的種類，某些塗層，例如錫，以及某些零件的物理特性可能因這些溫度（dù）造成不利的影響，某些情況（kuàng）下（xià），則需要較低的溫度（dù）以及較長的時間。但零（líng）件烘烤（kǎo）溫度應以不超過其原始回火溫度為原（yuán）則

 

16、烘烤時（shí）間

16.1 ISO 4042-2018有關烘烤時間的解釋

影響烘烤效（xiào）率的關鍵因素是

— 溫度，

— 持續時間，

— 塗層的滲透性，

— 塗層厚度。

 

對（duì）於易受影響的緊固件 (例如, 硬度（dù）/芯部硬度高於390HV) 電鍍鋅, 8小時至10小時（shí）在190°C到220°C是

一個最低推薦烘烤持續時間。然而：

— 根據緊固件的（de）種類、尺寸和強（qiáng）度/硬度等級，結合塗層係（xì）統和塗層工藝，成功地應用了較短的持續時間;

— 根據緊固（gù）件的類型（xíng）, 尺（chǐ）寸和強度/硬度水平, 烘烤持續時間（jiān）可達（dá）24小時, 足以減少移動的氫。

 

在大約190 °C烘（hōng）烤電鍍鋅（xīn）緊（jǐn）固件的一般做法（fǎ）是不足以提取氫, 因為鋅是氫擴散的有（yǒu）效屏障。結果表明,烘烤（kǎo）持續時間為4小時（shí）甚至可能是有害的, 並（bìng）可能導致偶爾的失敗。為了烘烤是有效和有益（yì）的, 建議延長烘（hōng）烤持續時間（jiān）。

如ISO 898-1所（suǒ）規定的10.9級緊固件, 正確地製造到（dào）預期的材料和冶金性能, 不會因為IHE敏感而失效, 也不需要烘烤。鑒於（yú）目前（qián）對（duì）烘烤效果和材料敏感性的理解, 防止這些緊固件失效的不（bú）是烘烤。性能等級10.9的緊（jǐn）固件有時被烘烤作為預防製造錯誤或失控的過程, 可能使材料變得敏感。

如果應用中（zhōng）出現延遲性斷裂, 除緊固件（jiàn）及其製造和（hé）電鍍工藝外, 還應調（diào）查包括裝配和服役條件在內的所有條件。

ISO 2081, ISO 9588和ISO 19598中規定的（de）烘烤標準過於寬泛, 不適（shì）用於緊固件。

ISO 2081, ISO 9588和ISO 19598中（zhōng）規定的烘烤標準過於寬泛, 不適用於緊固件。

烘烤過程中使用的最（zuì）大（dà）溫度和（hé）持續時間受以下因素的限製。不應超過緊固件最初回火的溫度, 不應損害塗層的性能。溫度和/或持續時（shí）間的超標會影（yǐng）響熱處理後螺紋滾製的有（yǒu）益效（xiào）果。

電鍍鋅零件通常在溫度不（bú）高於220°C的情況下烘（hōng）烤。電鍍鎘的零件通常是在不高於200°C的溫度（dù）下烘烤。

烘（hōng）烤過（guò）程（chéng）通常是在電鍍後進行的, 在使用轉化塗層和/或封閉劑和/或外塗層 (如果有（yǒu）的話) 之前。然而，其他的順（shùn）序可能是合適的，這取（qǔ）決於表麵處理的具體性質。

作（zuò）為一個良（liáng）好的規程的問題，電鍍（dù）和烘（hōng）烤之間（jiān）的時間（jiān）應該保持短（duǎn）。這種做法的目的是最大（dà）限度（dù）地（dì）提取移動氫, 否則移動氫的（de）一部分可以可（kě）逆地被困住, 更難烘烤（kǎo）出來。

這一現象已被證明是有關的電鍍鋼硬度（dù）在500HV範圍內和以上。通（tōng）常（cháng）使用的方法指定確切的持續時間(例如4小時) 純粹是主觀的, 目的是作（zuò）為一個實際的運作時間框架, 也是一個質量保（bǎo）證機製, 以監測良好的規程。塗層和烘烤之間的時間（jiān）不應用（yòng）作緊固件批次的可接受性的嚴格標（biāo）準, 它絕對不應用作將根本（běn）原因分配（pèi）給緊固件失效的基礎。

烘烤爐的條（tiáo）件, 包括裝載方（fāng）法, 爐內持續時間和溫度均勻性, 應（yīng）加（jiā）以控製。要達到（dào）一個合理的有效的（de）烘（hōng）烤策略，包括（kuò）決定是烘烤還是不烘烤, 應通過持續負載測試和/或工藝鑒定試驗獲得的（de）經驗測（cè）試數據來（lái）驗證, 如DIN 50969-2和ASTM F1940中規定的。

 

16.2 ASTM F1941/F1941M-2016

調質緊固件的烘（hōng）烤要求—除非買方另有規定，否則在規定的最大硬度39 HRC和以下（見注3），烘烤（kǎo）不是強製性的。產品熱處理後硬度在39 HRC以上且有（yǒu）組裝硬化墊（diàn）圈（quān）的產（chǎn）品，於電鍍後應予以烘烤，使其氫脆風險降（jiàng）至最（zuì）低。 

 

 

 

17、檢測方法

17.1氣泡法
這是一種比較快速、簡便的試驗方法，可將盛有適量凡士林的燒杯（bēi）置於電爐（lú）上加熱熔（róng）融，加熱到100~110℃並恒溫約五分鍾以除去其中的水分，再將已清（qīng）洗除去表麵油漬汙物的零件完全浸入油液中，若在（zài）10秒鍾內觀察到零件表麵有氣（qì）泡逸出，則表明該零件含有一定量的氫。也可用液態石蠟油，則試驗時需（xū）加熱至大約150℃。

氣泡法隻能看出零件（jiàn）中是否含氫，但（dàn）其含氫量是否（fǒu）足以（yǐ）造成氫脆卻無法判定。由於零件的加工過程中或多或（huò）少會接觸到氫，從嚴格的意義來說，此方法對實際生產和交付檢查並無指導意義。

 

17.2平行支承麵法 

• 平行支承麵法是目前用的（de）比較（jiào）普及的一種（zhǒng）試驗方法，ISO、DIN、EN、GB、SAE等（děng）標準都是規（guī）定的采用（yòng）這種方法。僅試驗扭矩（jǔ）的設置和試驗時間長短不同而已。 

• 測試（shì）觀念是設（shè）計在（zài）緊固件的最大應力（lì）下實施一個模擬的（de）實際狀況。

• 應力通常達到緊固件的（de）一特定的（de）旋緊（jǐn）度或預先計算的（de）扭矩值（zhí）。

• 使零件（jiàn）保持在（zài）如此的應力裝置下24 或48 小時再旋緊。

• 如果任何緊固件在測試過程中或當再旋緊時氫脆破（pò）壞則這零件應再烘烤和再測試直到合格（gé）為止

國家標準GB/T 3098.17-2000的（de）規定

• 國家標（biāo）準GB/T 3098.17-2000《檢（jiǎn）查氫脆預載荷試驗 平行支承麵法》（等同采用國際標準化（huà）組織ISO 15330：1999標準，與德國標準DIN EN ISO 15330也完全（quán）一致。）標準中規定：
預載（zǎi）荷試驗應在適（shì）當（dāng）的試驗夾具（jù）上進行。緊固件承受的（de）應力應（yīng）在其（qí）屈服點以內，或者處在破壞扭矩的範圍內。扭矩既可通過匹配螺母（或螺栓）施加，也可通過轉動攻有（yǒu）螺紋（wén）的鋼板施加。可保證相應緊（jǐn）固件所（suǒ）需應力能處於其屈服點內，或破壞（huài）扭矩範（fàn）圍內的其他加載方法和夾具，也允許采用。該應力或扭矩應至少保持48小時以（yǐ）上。每隔24小時應將緊固件再擰緊到初始應力（lì）或扭矩，同時檢查緊固件是否因氫脆已發生破壞。 

 

 (1)、螺栓、螺釘和螺柱：試驗夾具應使用兩麵平行的硬度≥45HRC的淬硬鋼板，鋼板上製（zhì）有垂直於板（bǎn）麵的一個或多個孔，如（rú）圖1；沒有（yǒu）平支承麵的螺栓和螺釘（如沉頭螺釘）的（de）夾具見圖2。取5個螺栓（shuān）或（huò）螺釘試件按圖示裝夾，再分別擰緊至（zhì）屈（qū）服點，記錄下達到屈服點時的擰緊扭矩，這5個擰緊扭矩的平均（jun1）值即為氫脆試驗的擰緊力矩。

 

 

(2)、自擠螺釘（dìng）、自攻螺釘和自鑽自（zì）攻螺釘：試驗夾具是一塊預製螺紋孔的鋼板，如圖3。取5個螺釘試件分別擰入試驗板直至螺釘（dìng）頭部與（yǔ）試驗板貼合。繼續擰緊螺釘（dìng）使（shǐ）5個螺釘分別達到其破壞扭矩，其中的最小值的（de）90%即為試驗扭矩。由於十字槽（cáo）、內花形槽等扳擰形式可能會在擰緊過（guò）程中出現槍頭滑脫而無（wú）法將螺釘擰至斷裂，此時（shí）就取規定的最小破壞扭矩的90%作為（wéi）試驗扭矩。

 

(3)、彈簧墊圈和錐形彈性（xìng）墊圈：墊圈試件應用硬（yìng）度大於墊（diàn）圈試件的平墊片（且最低（dī）硬度（dù）為40HRC）相互隔開，若幹個一起（qǐ）穿在螺紋公（gōng）稱直徑與被試墊（diàn）圈公稱（chēng）直徑相（xiàng）同的螺栓上（shàng），如圖4，錐形（xíng）墊圈應成對組裝試驗，將組裝件擰緊至被試墊圈試件完全壓平。

 

• 將試件裝入試驗夾具後（hòu），施加試驗扭矩並至少持續48小時，螺（luó）栓等試件應（yīng）至少（shǎo）每隔24小（xiǎo）時重新擰緊至（zhì）初始的（de）試驗扭矩，在試驗（yàn）完成之前，應進行最後一次擰緊。然後將試件卸載後取下來，目測檢查試件，若無任何目測可見的裂縫或斷裂，則判定通過該項試（shì）驗。

• 值得注（zhù）意的是，該標準規定的試驗方法僅適用於過程控製，並不作為驗收檢查（chá）的試驗項（xiàng）目。

 

17.3美國汽（qì）車工程師（shī）協會SAE/USCAR-7標（biāo）準的規定是：

從待測零件批中隨機抽取5件，向零件或夾具施加扭矩直至零件最終損壞（huài），記錄每個緊固件的最大破壞扭矩，計算出（chū）5個數值（zhí）的平均值，此值（zhí）的（de）80%將作為測試扭（niǔ）矩。然後（hòu）采用（yòng）相同夾具、相同負（fù）載方法向待（dài）測（cè）零件施加測試（shì）扭矩，具體被檢測的零件數量應由供需雙方協商決定並在控製計劃中規定。施加扭矩（jǔ）後的零件靜置24小時後逐（zhú）一（yī）檢查，在此期間（jiān）零（líng）件出現任何損壞則整批零件判為不合格，必須作（zuò）報廢處理；如（rú）無損（sǔn）壞發生，則繼續負載24小時後再次施加測試扭矩，然後取下（xià）零（líng）件，目視檢查這些零件應無裂紋（wén）產（chǎn）生，如有任何裂紋（wén）產生，則（zé）整批判為不（bú）合格，同樣必須報廢。

 

18、參考資料

  ISO 4042-2018

  ISO TR 20491-2019

ASTM F1940-2007a(R2019)

ASTM F1941/1941M-2016

GB/T 3098.17-2000

  SAE/USCAR 7-2012