Что такое водород хрупкости?

Водородное охрупчивание является серьезной проблемой, оно может вызвать изменения в структуре материалов и привести к резкому снижению механических свойств. Несмотря на десятилетия углубленных исследований, все еще существует много неопределенностей в отношении водородного охрупчивания.

Базовые знания водородного охрупчивания

Материалы, которые наиболее восприимчивы к водородному охрупчиванию, включают высокопрочную сталь, титановые сплавы и алюминиевые сплавы. Попадание водорода в металлы и сплавы является важным фактором образования водородного охрупчивания. Сам этот процесс довольно сложен, и скорость поступления водорода также зависит от многих переменных. В дополнение к коррозии, источники водорода также включают процессы производства стали, неправильное разложение смазки, среды термообработки, сварочные процессы и механическую обработку во влажных средах. Кроме того, большинство рисков охрупчивания, по-видимому, возникает в процессе электрохимической обработки поверхности.

Водородное охрупчивание можно разделить на две основные категории

1. Внутреннее водородное охрупчивание, которое вызвано чрезмерным поглощением газообразного водорода металлическими материалами во время процессов плавки, ковки, сварки, гальваники или травления;

2. Экологическое водородное охрупчивание, которое представляет собой хрупкую трещину, образующуюся под совместным действием напряженной и водородной атмосферы или других водородосодержащих сред.

Типичные примеры водородного охрупчивания встречаются в таких материалах, как углеродистая сталь и легированная сталь. Прочность или твердость крепежа является основным параметром.

Болты, винты и шпильки с прочностью на разрыв более 1000 МПа, твердостью сердечника более 320 НВ и минимальной твердостью поверхности 450 НВ; высокопрочные крепежные детали, такие как саморезы с твердостью более 40 НRC; и эластичные шайбы с твердостью больше чем 40HRC на риске охрупчивания водопода.

Водородное охрупчивание в крепежных деталях-это отложенный процесс хрупкого разрушения. Переломы происходят после установки и происходят только на крепежных элементах под растягивающим напряжением (за очень немногими исключениями, такими как некоторые холодногнутая специальные пружинные компоненты, которые имеют остаточное растягивающее напряжение и могут разрушаться даже без установки). Уровень растягивающего напряжения в крепежных деталях является решающим параметром, поскольку крепежные детали с большей вероятностью испытывают разрушение водородного охрупчивания при высоких нагрузках. Однако крепежные детали также могут разрушаться, даже если прочность на разрыв ниже, чем приложенная нагрузка. Эта неисправность возникает через некоторое время после сборки крепежа. Как правило, переломы возникают через несколько часов или дней после установки крепежа. Водородное охрупчивание редко происходит в течение нескольких секунд или месяцев после сборки, и когда это происходит, это происходит внезапно без каких-либо предупреждающих или очевидных признаков. Отказ компонентов во время эксплуатации обычно происходит с высокой стоимостью.

Поверхность разрушения, вызванного водородным охрупчением, характеризуется непластичным разрушением. Опытные инженеры по материалам обычно используют сканирующую электронную микроскопию для проверки, и внешний вид хрупкого перелома очень похож на тот, который вызван другими причинами межкристаллитного перелома.

Рисунок 1 ▲: Водородное охрупчивание, вызывающее межкристаллитный перелом в болтах

Возникновение водородного охрупчивания проходит через следующие этапы

1. Водород проникает в крепежные детали.

2. Водород в крепежной детали диффундирует к высоко-растяжимым зонам напряжения.

3. Водород отделяется до границ зерен, включений, трещин и других дефектов.

4. Достигнуто критическое значение концентрации водорода.

5. Трещины распространяются от точки 2 до точки 5, пока крепеж больше не сможет выдерживать приложенное усилие нагрузки и в конечном итоге переломы.

▲ Рисунок 2: Водород, полученный из трещин, просачивается в крепежные детали

Компания Jinan Zhongchuan Equipment Co., Ltd. является хорошо известнойПроизводитель промышленного крепежа, Стремится предоставлять премиальные решения для различных промышленных требований. Наше внимание заключается в поставке тщательно спроектированных крепежных деталей, которые соответствуют самым строгим стандартам производительности и надежности. Мы приветствуем всех заинтересованных индивидуалов для того чтобы достигнуть вне к нам для их промышленных потребностей крепежной детали. Свяжитесь с нами сегодня же!