福特公司工程材料規(guī)范中文版

1、材料脆裂的避免1. 范圍本規(guī)范概述了氫脆和鋼結(jié)構(gòu)、緊固件的應(yīng)力腐蝕斷裂風(fēng)險(xiǎn)增加的情況,旨在 降低這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)。2. 應(yīng)用本規(guī)范中有關(guān)降低上述風(fēng)險(xiǎn)的方法可應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)的熱處理和冷加工。 本文 采用維氏硬度,其它的文本僅供參考。硬度值引用零件圖和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中的硬 度值而不是實(shí)際的硬度值。2.1氫脆:存在氫脆風(fēng)險(xiǎn)的情況:-在高張力和高硬度值的條件下,包括表面硬化,-在可能吸收擴(kuò)散氫和在張應(yīng)力的條件下。氫致延遲裂紋和脆化能引起應(yīng)力下的脆性破壞,大多數(shù)這種情況發(fā)生的原因 是在制造工藝中酸洗、電鍍、磷化鹽處理和熱處理時(shí)氫吸收導(dǎo)致的。在這些制 造工藝中發(fā)生的氫吸收的問(wèn)題可以通過(guò)烘烤來(lái)緩解。工件暴露在腐蝕性的環(huán)境

2、中也能發(fā)生氫吸收的現(xiàn)象,它通過(guò)化學(xué)還原反應(yīng)產(chǎn)生氫原子。材料應(yīng)力和強(qiáng)度的增強(qiáng)使脆裂的敏感性也相應(yīng)增加,特別是對(duì)于馬氏體微 觀結(jié)構(gòu)的組織更是如此。因此,對(duì)清洗、裝機(jī)和熱處理過(guò)程的留意以及淬火和 冷加工鋼組件應(yīng)用環(huán)境的復(fù)檢能有效減少脆裂發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。2.2應(yīng)力腐蝕裂紋當(dāng)暴露在腐蝕性的張應(yīng)力環(huán)境下,淬火鋼很容易引起脆性破壞。這個(gè)失效 模式被稱為應(yīng)力腐蝕裂痕(簡(jiǎn)稱 SCC 。屈服強(qiáng)度越高,材料越容易引起應(yīng)力 腐蝕裂痕。應(yīng)力腐蝕裂痕的敏感度隨鋼合金成分、屈服強(qiáng)度、腐蝕性環(huán)境、外加拉應(yīng)力和殘余應(yīng)力的變化而變化。3. 要求3.0 產(chǎn)品材料的標(biāo)準(zhǔn)要求材 料 和 其 它 供 應(yīng) 商 必 須 遵 照 公 司 成 品

3、材 料 的 的 標(biāo) 準(zhǔn) 要 求 WSS-M99P1111-A 。3.1控制計(jì)劃緊固件和零部件必須制定控制計(jì)劃并且包含本規(guī)范的要求。此控制計(jì)劃 需要包含在電鍍后防止脆裂的驗(yàn)證試驗(yàn),酸洗、磷化處理和機(jī)械噴鍍不需要驗(yàn) 證程序。電鍍引起脆裂的情況有些特殊,因此有必要做一個(gè)可行的驗(yàn)證試驗(yàn)。 3.2部分慣例的限制由于在固定關(guān)節(jié)部件中有較高的拉應(yīng)力,所有的緊固件和螺紋部件內(nèi)部 和表面規(guī)定最大的維氏硬度超過(guò)了 390HV (洛氏硬度 39HRC , 因此不能在 有潛在腐蝕的關(guān)鍵應(yīng)用中使用。關(guān)鍵應(yīng)用是指在 FMEA 嚴(yán)重性評(píng)級(jí)為 9或 者 10的失效場(chǎng)合。如果沒(méi)有一個(gè)合適的 FMEA ,在規(guī)定最大的中心和表面維

4、氏硬度超過(guò) 了 390HV (洛氏硬度 39HRC 的非關(guān)鍵應(yīng)用場(chǎng)合的緊固件和組件不應(yīng)該在 有潛在腐蝕的場(chǎng)所使用。 FMEA 中要考慮破裂機(jī)理, 比如氫脆、 應(yīng)力腐蝕裂 痕等,也可能是保護(hù)涂層的需要。通過(guò)淬火后滲碳是不被允許的, 除非在工程圖中有所說(shuō)明。 不經(jīng)意的滲 碳有時(shí)會(huì)發(fā)生在淬火組件暴露在含碳豐富的環(huán)境中。 在這種情況下, 表面硬 度將不會(huì)超過(guò)核心硬度的 30HV , 對(duì)于性能等級(jí) 10.9的緊固件, 只要表面硬 度有所增加, 就表明它的表面硬度超過(guò) 390HV (39HRC , 這是不被允許的。 3.3熱處理前清洗當(dāng)規(guī)定最大的核心和表面的硬度超過(guò) 353HV (35HRC 時(shí),所有的緊

5、固 件和組件必須在熱處理前清洗,這樣可以除去產(chǎn)品表面的有害污染物和磷。 在硬化過(guò)程中磷通過(guò)滲透形成白色豐富的磷堆積層是不被允許的。3.4熱處理所有的熱處理操作,除了通過(guò)烘焙脫脆(此方法在 3.6節(jié)詳細(xì)說(shuō)明外, 都將在電鍍和磷酸鹽處理之前進(jìn)行。3.5熱處理和冷加工之后的清洗通過(guò)熱處理之后的緊固件和組件,當(dāng)它規(guī)定的核心和表面的硬度超過(guò) 353HV (35HRC 或者在冷加工過(guò)程中增強(qiáng)了氫脆的敏感性致使較高的應(yīng)力 產(chǎn)生時(shí), 用酸洗的辦法可以減緩上述的問(wèn)題。 當(dāng)緊固件和組件經(jīng)過(guò)了酸洗后, 一定要使用一種加緩蝕劑的酸, 并且建立一個(gè)程序確保工件暴露在酸浴中的 時(shí)間最長(zhǎng)不超過(guò) 10分鐘。經(jīng)過(guò)酸洗后的緊固件

6、和組件,在隨后涂抹磷酸酯 工序、機(jī)械鍍工序和電鍍工序中,需符合 3.6節(jié)圖表 1除脆的有關(guān)要求。經(jīng) 過(guò)酸洗但沒(méi)有上涂料和電鍍的緊固件和組件,在 48小時(shí)內(nèi)不能使用,或者 把它們置于不低于 110的環(huán)境中烘焙不低于 1小時(shí)。注釋:加緩蝕劑的酸當(dāng)做抑制劑加到酸中可以減少鋼中的腐蝕作用和氫的吸 收。3.6脫脆所有引用的溫度和部分中心的溫度不是指烤爐的溫度?？緺t中心的溫度 和烤爐溫度的變化需記錄下來(lái)。 可以通過(guò)在負(fù)載中間放置熱電偶的方式來(lái)監(jiān) 控同一批烤爐的溫度。 根據(jù)控制計(jì)劃中的頻率表要求, 對(duì)于連續(xù)工作的烤爐, 烤箱溫度的追蹤要通過(guò)有刻度的熱電偶并且可以顯示最低溫度位置。在開(kāi)始加熱一小時(shí)之內(nèi)部分溫度

7、要達(dá)到規(guī)定要求。如果驗(yàn)證試驗(yàn)指出了失效的風(fēng)險(xiǎn)并在控制計(jì)劃中有詳細(xì)說(shuō)明,那么延長(zhǎng)加 熱時(shí)間有時(shí)是有必要的。表格 1:氫釋放表 3.7異常處理(或免責(zé)條款由于受合金成分、涂膜厚度、涂膜類型、 設(shè)計(jì)和零件尺寸的影響,需制定 有關(guān)脫脆要求的免責(zé)條款。同時(shí)應(yīng)該考慮應(yīng)用、張應(yīng)力和制造工藝的因素。對(duì) 一些特殊零件的氫吸收和脫脆效果的調(diào)查可能導(dǎo)致烘焙時(shí)間和溫度與上述表格 1的情況不符。在某些情況下不必進(jìn)行脫脆。免責(zé)條款應(yīng)該被職能總工程師授權(quán),或者把信息傳遞到機(jī)械行業(yè)的材料 /緊固件工程活動(dòng)中。對(duì)于緊固件,免責(zé)條款的批準(zhǔn)應(yīng)該記錄在零件要求數(shù)和圖紙更改 (FAP03-117 的 e1217表格中, 一些標(biāo)準(zhǔn)緊固件

8、的免責(zé)條款在福特全球緊固 件標(biāo)準(zhǔn) WX-100中一般要求的那一章節(jié)有相關(guān)說(shuō)明。對(duì)于組件, 免責(zé)條款的批準(zhǔn)應(yīng)該記錄在 SDS 的 MA-0114中, 組件和緊固 件硬度限制。一般信息 :下面提供的信息可以為滿足本規(guī)范的要求提供解釋和幫助。關(guān)于工程材料 規(guī)格的問(wèn)題可以聯(lián)系 gam郵箱。參考資料:ASTM(美國(guó)試驗(yàn)材料學(xué)會(huì) B850:對(duì)鋼鍍層后處理以減少氫脆風(fēng)險(xiǎn) ISO 9588:金屬和其它無(wú)機(jī)涂層 -鋼或鐵涂層后處理以減少氫脆風(fēng)險(xiǎn) SAE/USCAR-5(美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì) /美國(guó)汽車研究理事會(huì) : 鋼的氫脆的避免工程材料規(guī)范（WSS-M99A3-A） 摘要信息的變化： 重新修訂并增加了更多有關(guān)部件和緊固件的區(qū)別的信息。添加了組件異常 的文檔位置。-2012/03/20 徹底修訂了文件的格式和編號(hào)。應(yīng)用部分特別定義了氫脆和應(yīng)力腐蝕裂 紋。有關(guān)脆性的說(shuō)明移到控制計(jì)劃中。滲碳部分加到限制工件使用部分。電鍍 和涂漆方法的說(shuō)明加到氫釋放的