Факторы, ведущие к водородной хрупкости

Факторы, генерирующие водород

Существуют различные факторы, которые генерируют водород. В большинстве случаев разрушения водородного охрупчивания в крепежных деталях наибольшее количество факторов связано с травлением и последующими процессами гальваники в производстве. Случаи выхода из строя крепежных деталей из-за водородного охрупчивания относительно редки в крепежных деталях без гальванического покрытия.

Перед гальваническим покрытием крепежные детали нуждаются в активной поверхности, поэтому необходима химическая очистка. Процесс очистки обычно включает в себя использование щелочного раствора для обезжиривания, а затем кислотное травление для удаления оксидного накипи и ржавчины, образовавшихся во время термообработки. Кислотное травление откладывает большое количество зарождающихся атомов водорода (H) на поверхности крепежных деталей. Время погружения в кислотный раствор должно зависеть от состояния поверхности деталей, а время замачивания должно быть сведено к минимуму с использованием ингибиторов. Некоторые атомы водорода связываются вместе и образуют молекулы H2, которые появляются в виде пузырьков в кислом растворе. Некоторые зарождающиеся атомы водорода поглощаются материалом стали. Общее количество водорода, которое крепежные детали могут поглощать, зависит от времени травления и химической природы кислотного раствора.

Следующим этапом является гальваника, во время которой защитные металлические элементы (такие как Zn,Ni или Cr) находятся в ионном состоянии и осаждаются на крепежные детали посредством катодной реакции в электролите. Кроме того, процесс генерирует водород, который может быть поглощен крепежными деталями.

▲ Рисунок 3: Гальваника

Диффузия водорода в области крепежных деталей с высоким напряжением при растяжении

Водород диспергируется в стальных крепежных деталях в атомной форме (H). Атомы водорода, поглощенные стальным материалом, очень активны и могут широко диффундировать в материале крепежа. Внутренне атомы водорода имеют тенденцию разделяться на области с высоким напряжением при растяжении, и со временем концентрация водорода в этой области постепенно увеличивается. Если два соседних атома реобъединяются, образуя молекулы водорода (H2) в дефекте, напряжение, необходимое для их смещения, увеличивается, и молекула водорода становится прочно укоренившейся там.

Сегрегация водорода на границах зерен, включениях, трещинах и других дефектах

Как упоминалось ранее, трещины, вызванные водородным охрупчиванием, происходят в межкристаллитных структурах. Внутренне водород имеет тенденцию распределяться по границам зерен, включениям, трещинам и другим дефектам в крепежных деталях. Со временем водород постепенно увеличивается в этих областях крепежа за счет диффузии.

Достижение критической концентрации водорода

Чем выше концентрация водорода, тем ниже критическое напряжение при отказе и чем ниже концентрация водорода, тем выше критическое напряжение при отказе. Свободные атомы водорода диффундируют к поверхностным дефектам, включениям, трещинам и другим областям с высоким растягивающим напряжением в крепежных деталях, что приводит к снижению прочности в этих областях. Когда концентрация водорода и общее напряжение достигают критической точки, возникают переломы, и этот процесс продолжается до тех пор, пока крепежные детали в конечном итоге не сломаются. Начальные трещины обычно возникают внутри зерен, а затем развиваются до границ зерен. Оттуда трещины распространяются вдоль границ зерен, пока крепежные детали в конечном итоге не сломаются.

Компания Jinan Zhongchuan Equipment Co., Ltd., известнаяПроизводитель промышленного крепежаСпециализируется на предоставлении высококачественных решений для различных промышленных нужд. Мы специализируемся на поставках высокоточных крепежных деталей, отвечающих самым высоким стандартам производительности и надежности. Мы приглашаем все заинтересованные стороны получить в контакте с нами для наших промышленных требований к крепежной детали. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать, как наш опыт и первоклассные продукты могут принести пользу вашей деятельности.