汽車(chē)高強(qiáng)度緊固件的氫脆預(yù)防及試驗(yàn)方法

1、汽車(chē)高強(qiáng)度緊固件的氫脆預(yù)防及試驗(yàn)方法1前言近年來(lái)，隨著汽車(chē)、橋梁、航空航天事業(yè)的長(zhǎng)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(chē)重量等方面 無(wú)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(hù)的廣泛關(guān)注。汽車(chē)高強(qiáng)度緊固件因氫脆問(wèn)題在裝配生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)或用戶(hù)使用過(guò)程中出現(xiàn)早期 斷裂，將使整車(chē)或總成質(zhì)量與聲譽(yù)受到嚴(yán)重影響。 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(zhǎng)時(shí)間才發(fā)生斷裂， 更換零件就不 得不在汽車(chē)下線后進(jìn)行，甚至不得不采用召回整車(chē)進(jìn)行返修的措施， 勢(shì)必

2、造成極 大的經(jīng)濟(jì)損失和名譽(yù)損失。雖然國(guó)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， 在這些因素交義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。目前基本被接受的解釋是氫的陷阱效應(yīng)理論。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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）、美國(guó)汽車(chē)工程師協(xié)會(huì)（SAE）、德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)（DIN）、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB）等，因此，全球比較大的汽車(chē)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(guó)戴姆勒 2克萊斯勒公司、韓國(guó)大宇公司、日本本田公司、日本豐田公司、韓國(guó) 現(xiàn)代

3、公司、法國(guó) PSA 集團(tuán)、美國(guó)通用公司、德國(guó)大眾公司等等。2氫脆的機(jī)理一一陷阱效應(yīng)所謂氫脆，是指氫原子侵入基體材料中而引起的材料延遲失效斷裂。氫脆通常表現(xiàn)為應(yīng)力作用下的延遲斷裂現(xiàn)象。其主要原理是將鋼鐵基體中一些易于滲入 氫原子的位置形容為“陷阱”，這些位置包括鋼鐵結(jié)構(gòu)中的晶界、位錯(cuò)中心、非 金屆夾雜物及碳化物等與鋼鐵原子之間形成的固 -固界面，還有應(yīng)力中心等。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。氫原子在陷阱位 置的聚集將使材料的斷裂應(yīng)力下降， 應(yīng)力集中部位將形成裂紋，裂紋逐漸擴(kuò)展直 至斷裂發(fā)生，此即為氫脆引起的延遲斷裂現(xiàn)象。氫脆一般發(fā)生在零件受到靜態(tài)載 荷的條件下，緊固

4、件在安裝后可能在數(shù)小時(shí)或此后更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)斷裂。而零件承受動(dòng)態(tài)高應(yīng)變載荷時(shí)，例如在進(jìn)行拉伸試驗(yàn)時(shí)，載荷在短時(shí)間內(nèi)迅速增加最 后達(dá)到零件拉力載荷極限而發(fā)生斷裂，則不易發(fā)生氫脆。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。按陷阱的深度不同，陷阱可分為可逆和不可逆兩種，這取決于陷阱束縛能的 強(qiáng)弱。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(chēng)為可逆陷阱，也可稱(chēng)為引力陷阱，這種陷阱的束縛能 主要來(lái)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

5、出陷阱。當(dāng)氫原子在基體內(nèi)擴(kuò)散時(shí)，可逆陷阱實(shí)際上既是氫原子的巢穴，也可轉(zhuǎn)變?yōu)獒尫艢湓拥膩?lái)源。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(lái)，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(chēng)為物理陷阱，它只能成為氫原子的巢 穴。3緊固件制造過(guò)程中易增加氫脆風(fēng)險(xiǎn)的工序螺紋緊固件在制造的過(guò)程中，如調(diào)質(zhì)(淬火+高溫回火)、割化、滲碳、電 化學(xué)活洗、磷化、電鍍、滾壓碾制和機(jī)加工(不適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑而燒焦)等工序，或 在服役環(huán)境中,由于陰極保護(hù)的反作用或腐蝕的反作用, 氫原子有可能進(jìn)入鋼或 其他金屆的基體，并滯留在基體內(nèi)，在低于屈服

6、強(qiáng)度的應(yīng)力狀態(tài)下，它將可能導(dǎo) 致延伸性或承載能力的降低或喪失、裂紋(通常是業(yè)微觀的) ，直致在服役過(guò)程或儲(chǔ)存過(guò)程中發(fā)生突然斷裂，造成嚴(yán)重的脆性失效。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。 但是電鍍處理工序中的酸洗、電鍍是產(chǎn)生氫脆關(guān)鍵的因素之一。(1)、酸洗：零件在酸洗時(shí)，鋼鐵與酸反應(yīng)產(chǎn)生氫， Fe+H+t Fe2+H2f。鋼 鐵此時(shí)與活性氫原子直接接觸，即使酸洗時(shí)間較短酸濃度較低，仍會(huì)有少量氫滲 入。(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)析血?dú)湓樱瑥亩斐蓾B氫。(3) 、

7、熱處理：高產(chǎn)量的熱處理生產(chǎn)線均采用連續(xù)式網(wǎng)帶爐，淬火爐內(nèi)一般會(huì)滴注一定量的甲醇和丙烷作為保護(hù)氣余來(lái)防止脫碳。保護(hù)氣在裂解罐中高溫裂解出 H2、CO、CO2、CH4等，此時(shí)零件在高溫環(huán)境下，氫較容易滲入。(4)、電鍍：電鍍時(shí)零件同樣作為陰極，陰極上不但沉積鋅、銳等鍍層，同 樣會(huì)有氫的析出。不過(guò)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。緊固件易產(chǎn)生氫脆失效危險(xiǎn)必須滿足下面的三個(gè)特征A、高抗拉強(qiáng)度或硬化或表面淬硬；B、吸附氫原子；C、在拉伸應(yīng)力狀態(tài)下。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

8、鍍 過(guò)程中。氫的溶解度和因此產(chǎn)生吸收氫的總量也將增加， 也就是說(shuō)零件的氫脆敏 感性就越強(qiáng)。直徑較小的零件比直徑較大的零件氫脆敏感性就強(qiáng)。4避免和消除氫脆的措施(1) 、減少金屆中滲氫的數(shù)量必須盡量減少高強(qiáng)度/高硬度鋼制緊固件的酸洗，因?yàn)樗嵯纯杉觿浯?。?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(zhǎng)不 超過(guò) 10分鐘。并應(yīng)盡量降低酸液的濃度，并保證零件在酸中浸泡的時(shí)間不超過(guò) 10 分鐘；在除油時(shí)，采用活洗劑或溶劑除油等化學(xué)除油方式，滲氫量較少，若 采用電化學(xué)除油，先陰極后陽(yáng)極，高強(qiáng)度零件不允許用陰極

9、電解除油；在熱處理 時(shí)，嚴(yán)格控制甲醇和丙烷的滴注量； 在電鍍時(shí)，堿性鍍液或高電流效率的鍍液滲 氫量較少。(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(lái)，而 Cu、Mo、Al、Ag、Au、W 等金屆鍍層具有低氫擴(kuò)散性和低氫溶解度，滲氫較少。在滿足產(chǎn)品技術(shù)條件要求的情況下，可采用不會(huì)造成滲氫的涂層，如 機(jī)械鍍鋅或無(wú)銘鋅鋁涂層，不會(huì)發(fā)生氫脆，耐蝕性高，附著力好，且比電鍍環(huán)保。(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

10、陷阱數(shù)量，從而減輕發(fā)生氫脆的隱患。、控制鍍層厚度由丁鍍層覆蓋在緊固件表面，鍍層在一定程度上會(huì)起到氫擴(kuò)散屏障的作用， 這將阻礙氫向緊固件外部的擴(kuò)散。當(dāng)鍍層厚度超過(guò) 2.5 m 時(shí)，氫從緊固件中擴(kuò) 散出去就非常困難了。因此硬度 32HRC 的緊固件，鍍層厚度可以要求在12m；硬度 32HRC 的高強(qiáng)度螺栓，鍍層厚度應(yīng)控制在 8 mmax。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(lèi)和鍍層厚度。在一般情況下，除了局部淬硬型緊固件外，硬度超過(guò) 49HRC 的高強(qiáng)度鋼制 零件不允許采用電鍍的表面處理形式。5除氫的方法和方式高強(qiáng)度緊固件由丁氫脆產(chǎn)生的脆性斷裂，一般發(fā)生的很突然，

11、是無(wú)法預(yù)料 的，故這種失效的形式造成的后果是很?chē)?yán)重的。 尤其是在有安全性能要求時(shí)，減 少氫脆的產(chǎn)生是很有必要的，因此，高強(qiáng)度緊固件去除氫脆是一項(xiàng)很重要的工作 工作。對(duì)丁高強(qiáng)度緊固件除氫的方法和方式各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)或中規(guī)定的不盡相同，但我們比較贊許硬度小丁 32HRC，可以不進(jìn)行除氫處理，也不需要做氫脆試驗(yàn)；硬度大 丁或等丁 32HRC,并經(jīng)酸洗及涂油、磷化、機(jī)械鍍鋅、電鍍鋅等表面處理的緊 固件必須進(jìn)行除氫處理的觀點(diǎn)。表 1列出了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)除氫方法和方式的要要求進(jìn)行驅(qū)氫處理的緊固件的硬度， 對(duì)丁表面淬硬型的緊固件，決定其去氫 處理方式主要取決丁其“表面硬度”。對(duì)整體調(diào)質(zhì)或局部淬硬型緊固件，決定其 去氫

12、處理方式主要取決丁其“芯部硬度”。表 1相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容進(jìn)行烘烤的硬度范圍烘烤要求SAE/USCAR-5鋼氫脆的防護(hù)方法芯部或表回硬度353HV酸洗涂油、磷化、機(jī)械鍍等零件：放置48小 時(shí)或在110C下烘烤至少1小時(shí)電鍍零件：在200C下烘烤至少4小時(shí)日本H汽車(chē)公司驅(qū)氫處理方法 32 HRC硬度 A40 HRC的酸洗零件：在185土10C下 烘烤至少4小時(shí)硬度 A32 HRC的電鍍零件：在185土10C下 烘烤至少4小時(shí)日本T汽車(chē)公司驅(qū)氫處理方法 353HV且 390HV電鍍或磷化的零件：在200C下烘烤至少4小時(shí)韓國(guó)D汽車(chē)公司電鍍零件除氫檢驗(yàn) 35 HRC電鍍零件：在200C下烘烤一段時(shí)間美

13、國(guó)DC公司氫脆的預(yù)防方法 32 HRC酸洗（除銹及氧化皮）、涂油（不再進(jìn)行其他表 面處理）、磷化：放置48小時(shí) 或：在115土10 C下烘烤1小時(shí)機(jī)械鍍：放置48小時(shí) 或 在200土15C下烘烤1小時(shí)32 HRC36 HRC電鍍：200土10C至少烘烤4小時(shí)37 HRC39 HRC電鍍：200土10C至少烘烤8小時(shí)在目前采取的除氫措施中，烘烤是最有效的手段。有研究表明，零件表面有 一定厚度的鍍層時(shí)，氫很難透過(guò)鍍層向外擴(kuò)散出去。盡管在烘烤處理中只除去了 很小一部分氫，烘烤處理可使鋼中的氫重新分布， 擴(kuò)散到材料內(nèi)部的永久（或不 可逆）陷阱位置而成為非活躍狀態(tài)，并使之不易丁聚集到較為危險(xiǎn)的陷阱位置。

14、 也就是說(shuō)烘烤處理可以防止緊固件中的氫聚集到應(yīng)力集中的部位，失效時(shí)間和臨界應(yīng)力水平得以延長(zhǎng)和提高。因此，目前烘烤處理在減小高強(qiáng)度緊固件氫脆傾向 上是很有效的。5.1 經(jīng)酸洗及涂油、磷化、機(jī)械鍍鋅表面處理的緊固件的除氫方法對(duì)丁高強(qiáng)度緊固件，硬度大丁或等丁 32HRC,并經(jīng)酸洗及涂油、磷化、機(jī) 械鍍鋅等表面處理的緊固件不要求進(jìn)行氫脆試驗(yàn)，因?yàn)樯鲜鲞^(guò)程中吸氫量較少， 吸收的氫通常會(huì)在 48小時(shí)內(nèi)自行釋放，因此緊固件生產(chǎn)商應(yīng)在交付零件給客戶(hù) 之前放置 48 小時(shí)。也可采取烘烤去氫方法，對(duì)丁酸洗涂油和磷化的零件，應(yīng)在 115 土 10 C 下烘烤 1 小時(shí)；對(duì)丁經(jīng)過(guò)酸洗后再機(jī)械鍍鋅的零件， 應(yīng)在 200

15、 土 15 C 下烘烤1小時(shí)。5.2 經(jīng)電鍍鋅表面處理的緊固件的除氫方法電鍍過(guò)程中滲氫較多，零件在鍍后應(yīng)盡快去氫。鋼制高強(qiáng)度緊固件必須在電 鍍后 1 小時(shí)內(nèi)進(jìn)行適當(dāng)?shù)某龤涮幚?，且除氫烘烤是在鍍鋅之后，且銘酸鹽鈍化之 前進(jìn)行。烘烤時(shí)間是否足夠主要取決丁材料的硬度、機(jī)械性能級(jí)別、鍍層厚度等。 硬度 32HRC 的，可以不進(jìn)行烘烤去氫處理，也不需要做氫脆試驗(yàn)；硬度 32HRC 的高強(qiáng)度螺栓，若硬度為 3236HRC 時(shí)，需在 200 土 10 C 至少烘烤 4 小時(shí)；若硬度為 3739HRC 時(shí)，需在 200 土 10 C 至少烘烤 8小時(shí)，并且烘烤后 都要求做氫脆試驗(yàn)。不論是電鍍，還是磷化表面處理

16、，封閉處理工序應(yīng)在烘烤工序完成后再進(jìn)行。6氫脆的檢測(cè)方法電鍍的高強(qiáng)度/高硬度緊固件在交付客戶(hù)之前必須進(jìn)行氫脆試驗(yàn)。氫脆的試 驗(yàn)檢測(cè)方法有平行支撐面法、氣泡法等 6.1平行支承面法平行支承面法是目前用的比較普及的一種試驗(yàn)方法，ISO、DIN、EN、GB、SAE 等標(biāo)準(zhǔn)都是規(guī)定的采用這種方法。僅試驗(yàn)扭矩的設(shè)置和試驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)短不同而已。、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 3098.17-2000檢查氫脆預(yù)載荷試驗(yàn) 平行支承面法（等同 采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO 15330: 1999標(biāo)準(zhǔn)，與德國(guó)標(biāo)準(zhǔn) DIN EN ISO 15330也 完全一致。）標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：預(yù)載荷試驗(yàn)應(yīng)在適當(dāng)?shù)脑囼?yàn)夾具上進(jìn)行。 緊固件

17、承受的應(yīng)力應(yīng)在其屈服點(diǎn)以 內(nèi)，或者處在破壞扭矩的范圍內(nèi)。扭矩既可通過(guò)匹配螺母（或螺栓）施加，也可 通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)攻有螺紋的鋼板施加?？杀ＷC相應(yīng)緊固件所需應(yīng)力能處丁其屈服點(diǎn)內(nèi)， 或破壞扭矩范圍內(nèi)的其他加載方法和夾具， 也允許采用。該應(yīng)力或扭矩應(yīng)至少保 持 48 小時(shí)以上。每隔 24 小時(shí)應(yīng)將緊固件再擰緊到初始應(yīng)力或扭矩， 同時(shí)檢查緊固件是否因氫脆已發(fā)生破壞。（1）、螺栓、螺釘和螺柱：試驗(yàn)夾具應(yīng)使用兩面平行的硬度45HRC 的淬硬鋼板，鋼板上制有垂直丁板面的一個(gè)或多個(gè)孔，如圖 1;沒(méi)有平支承面的螺栓和 螺釘（如沉頭螺釘）的夾具見(jiàn)圖 2。取 5 個(gè)螺栓或螺釘試件按圖示裝火，再分別 擰緊至屈服點(diǎn)，記錄下達(dá)到

18、屈服點(diǎn)時(shí)的擰緊扭矩，這 5 個(gè)擰緊扭矩的平均值即為 氫脆試驗(yàn)的擰緊力矩。圖 1 螺栓、螺釘和螺柱用的試驗(yàn)夾具圖 2-沒(méi)有平支承面的螺栓和螺釘用圖 3-自擠自攻螺釘和自鉆自攻螺試驗(yàn)試驗(yàn)釘用試驗(yàn)夾具(2) 、自擠螺釘、自攻螺釘和自鉆自攻螺釘：試驗(yàn)夾具是一塊預(yù)制螺紋孔的鋼 板，如圖 3。取 5 個(gè)螺釘試件分別擰入試驗(yàn)板直至螺釘頭部與試驗(yàn)板貼合。繼續(xù) 擰緊螺釘使 5個(gè)螺釘分別達(dá)到其破壞扭矩，其中的最小值的 90%即為試驗(yàn)扭矩 由丁十字槽、內(nèi)花形槽等扳擰形式可能會(huì)在擰緊過(guò)程中出現(xiàn)槍頭滑脫而無(wú)法將螺 釘擰至斷裂，此時(shí)就取規(guī)定的最小破壞扭矩的 90%作為試驗(yàn)扭矩。(3)、彈簧墊圈和錐形彈性墊圈：墊圈試件應(yīng)用

19、硬度大丁墊圈試件的平墊片 (且最低硬度為40HRC)相互隔開(kāi)，若干個(gè)一起穿在螺紋公稱(chēng)直徑與被試墊圈 公稱(chēng)直徑相同的螺栓上，如圖 4,錐形墊圈應(yīng)成對(duì)組裝試驗(yàn)，將組裝件擰緊至被 試墊圈試件完全壓平*。圖 4錐形彈性墊圈的試驗(yàn)夾具將試件裝入試驗(yàn)夾具后，施加試驗(yàn)扭矩并至少持續(xù) 48 小時(shí)，螺栓等試件應(yīng)至 少每隔 24 小時(shí)重新擰緊至初始的試驗(yàn)扭矩，在試驗(yàn)完成之前，應(yīng)進(jìn)行最后一次 擰緊。然后將試件卸載后取下來(lái)，目測(cè)檢查試件，若無(wú)任何目測(cè)可見(jiàn)的裂縫或斷 裂，則判定通過(guò)該項(xiàng)試驗(yàn)。值得注意的是，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)方法僅適用丁過(guò)程控制，并不作為驗(yàn)收檢查的試驗(yàn)項(xiàng)目。、美國(guó)汽車(chē)工程師協(xié)會(huì) SAE/USCAR-7 標(biāo)準(zhǔn)

20、的規(guī)定是：從待測(cè)零件批中隨機(jī)抽取 5 件，向零件或夾具施加扭矩直至零件最終損壞， 記錄每個(gè)緊固件的最大破壞扭矩，計(jì)算出 5 個(gè)數(shù)值的平均值，此值的 80%將作為 測(cè)試扭矩。然后采用相同夾具、相同負(fù)載方法向待測(cè)零件施加測(cè)試扭矩， 具體被 檢測(cè)的零件數(shù)量應(yīng)由供需雙方協(xié)商決定并在控制計(jì)劃中規(guī)定。施加扭矩后的零件 靜置 24 小時(shí)后逐一檢查，在此期間零件出現(xiàn)任何損壞則整批零件判為不合格， 必須作報(bào)廢處理；如無(wú)損壞發(fā)生，則繼續(xù)負(fù)載24小時(shí)后再次施加測(cè)試扭矩，然后取下零件，目視檢查這些零件應(yīng)無(wú)裂紋產(chǎn)生， 如有任何裂紋產(chǎn)生，則整批判為 不合格，同樣必須報(bào)廢。、韓國(guó) D汽車(chē)公司標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的是：采用扭矩法，就是將

21、擰緊螺栓至規(guī)定的擰緊力矩后再擰約60。角，放置 15小時(shí)后目測(cè) 6.2 氣泡法這是一種比較快速、簡(jiǎn)便的試驗(yàn)方法，可將盛有適量凡士林的燒杯置于電爐 上加熱熔融，加熱到100110C 并恒溫約五分鐘以除去其中的水分，再將已活洗 除去表面油漬污物的零件完全浸入油液中，若在10秒鐘內(nèi)觀察到零件表面有氣泡逸出，則表明該零件含有一定量的氫。 也可用液態(tài)石蠟油，則試驗(yàn)時(shí)需加熱至 大約 150C。不過(guò)此法只能看出零件中是否含氫,但其含氫量是否足以造成氫脆卻無(wú)法判 定。 由于零件的加工過(guò)程中或多或少會(huì)接觸到氫， 我們認(rèn)為，從嚴(yán)格的意義來(lái)說(shuō)， 此方法對(duì)實(shí)際生產(chǎn)和交付檢查并無(wú)指導(dǎo)意義。7脫磷處理值得一提的是，一般表

22、面或芯部硬度超過(guò) 353HV 的高強(qiáng)度緊固件在熱處理 前需要進(jìn)行表面活潔操作，去除表面所有的磷和潤(rùn)滑劑殘余和其他有害污染物。 為便于零件成型，也起一定的防腐蝕效果，原材料一般進(jìn)行過(guò)磷皂化處理，在熱 處理時(shí)磷會(huì)滲入鋼鐵基體形成 a 鐵素體，可用 3%硝酸灑精腐蝕金相試片，在金 相顯微鏡下即可觀察到零件表面的白亮層， 這時(shí)的磷將會(huì)加劇零件的脆性。由于熱處理的高溫條件利于磷侵入基體， 因此對(duì)于必須熱處理的高強(qiáng)度緊固件， 脫磷 處理是必須要求進(jìn)行的。8結(jié)束語(yǔ)：高強(qiáng)度緊固件的氫脆問(wèn)題已是國(guó)內(nèi)外相關(guān)行業(yè)的重要課題。曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)汽車(chē)彈簧、墊圈、螺釘、片簧等鍍鋅件，在裝配之后數(shù)小時(shí)內(nèi)陸續(xù)發(fā)生斷裂，斷裂比 例達(dá)

23、40吩 50%某特種產(chǎn)品鍍鎘件在使用過(guò)程中曾出現(xiàn)過(guò)批量裂紋斷裂，曾組 織過(guò)全國(guó)性攻關(guān)，制訂嚴(yán)格的去氫工藝。另外，有一些氫脆并不表現(xiàn)為延遲斷裂 現(xiàn)象，例如：電鍍掛具（鋼絲、銅絲）由于經(jīng)多次電鍍和酸洗退鍍，滲氫較嚴(yán)重， 在使用中經(jīng)常出現(xiàn)一折便發(fā)生脆斷的現(xiàn)象；獵槍精鍛用的芯棒，經(jīng)多次鍍銘之后， 墮地即斷裂；有的淬火零件（內(nèi)應(yīng)力大）在酸洗時(shí)便產(chǎn)生裂紋。這些零件滲氫嚴(yán)重，無(wú)需外加應(yīng)力就產(chǎn)生裂紋，再也無(wú)法用去氫來(lái)恢復(fù)原有的韌性。緊固件由于氫脆產(chǎn)生的脆性斷裂，一般發(fā)生地很突然，是無(wú)法預(yù)料的，故這 種失效的形式造成的后果是很?chē)?yán)重的。 尤其是在有安全性能要求時(shí)，減少氫脆的 產(chǎn)生是很有必要的，因此，高強(qiáng)度緊固件去

24、除氫脆是一項(xiàng)很重要的工作。參考文獻(xiàn):鋼氫脆的防護(hù)SAE/USCAR-52007年 03 月氫脆的測(cè)試方法SAE/USCAR71998年 12 月緊固件標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施指南中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社出版2006年 03 月汽車(chē)緊固件的氫脆美克萊斯勒汽車(chē)公司電鍍產(chǎn)品檢驗(yàn)氫脆的方法（EDS-T-7140） 韓大宇汽車(chē)公司除氫處理（TSH5105G） 氫脆的預(yù)防方法（PS-9500）日豐田汽車(chē)公司美克萊斯勒汽車(chē)公司彈性緊固件電鍍鋅氫脆分析及預(yù)防為有效地提高彈性緊固件（彈簧墊圈、錐形墊圈、鞍形墊圈、波形墊圈等）抗蝕防護(hù)性能 和裝飾性，多半要進(jìn)行 表面處理，如發(fā)黑、磷化、電鍍鋅等處理。其中電解 鍍鋅及鈍化處理 應(yīng)用更為廣泛。加上彈性緊固件的硬度一般在42-50HRC之間，由于 材料及表面處理 的原因,它對(duì)氫比較敏感，在電鍍后，除氫處理未達(dá)到驅(qū)氫目的，其殘存的氫會(huì)造成彈性緊固件的延退斷裂。目前，由延遲斷裂氫脆引發(fā)的彈性緊固件 斷裂自然是一個(gè)嚴(yán)重的產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題,人們可以采取各種技術(shù)來(lái)減少和預(yù)防彈性緊固件的氫脆問(wèn)題。1.材料缺陷的影響彈性緊固件 材料表面缺陷對(duì)電 鍍鋅的有害影響是不容忽視的, 比如鋼板表面輕微裂紋折 疊、斑痕蝕坑夾雜和超過(guò)允許深度的脫碳層，都會(huì)對(duì)彈性緊固件鍍鋅產(chǎn)生十分有害的影響,壓彎成型不當(dāng)造成表面插劃傷，局部應(yīng)力集中等都會(huì)有不良影響。2.熱處理工藝的影響熱處理