氫脆問題

來源:新鄉市天馬工業爐有限公司 發布時間:2019-08-05 15:35 浏覽次數:次

應力易使鋼鐵零件産生裂紋,氫氣也能使鉻後工件産生氫脆,所以,鉻前除應力與鉻後除氫十分關鍵。

 

1.鉻前除應力

金屬工件的表狀況,對電鍍和其他表面處理的質量是密切相關的。金屬工件要得到合乎質量要求的表面覆蓋層,***要對它進行認真的表面準備工作,這是保證整個工藝過程獲得良好的必要條件。鍍前處理工序,主要是除應力、除油、浸蝕,但是其中以除應力尤為重要。鋼鐵零件鍍前除應力與零件表面處理的質量是密切相關的,它既保證金屬鍍層具有夾帶、光滑的良好外觀及鍍層與基體金屬的牢固結合,又是保證整個工藝過程獲得良好效果的必要條件。但是達到***佳的效果,還要在生産實踐中經過反複的科學試驗和論證,才能在實際生活中達到實用性、***性。

 

以我們哈量集團生産的卡尺150測尺電鍍前後的實際情況為例,要經過電鍍的金屬工件在成形或使用時,由于受模具、型腔裝配關系的限制,當其凝固受到限制外力作用或熱脹冷縮時,其變形不能***形成内應力。鋼鐵材料在冶煉、鍛造成測尺的同時,金屬材料的内部組織變形,使其内部組織的金屬晶格點歪扭,由此産生很大的内應力,使金屬材料的韌性下降而變脆。

 

内應力是構件内部兩相鄰部分之間的相互作用力,構件在受外力之前,内部各兩相鄰質點之間,已經存在相互作用的内應力,使各質點之間保持***的相對位置,以保持構件固有的形狀。構件受到外力作用後産生變形,即構件内部各質點之間的相對位置發生變化,造成各相鄰質點之間相互作用的内力發生變化,這種内力随着外力增加而增加,當達到某種程度***會造成構件的破壞,給工件造成隐患,使工件的力學性能受到很大削弱。嚴重時,即使不受外力作用,其物體本身各質點之間依然存在着相互作用的内應力,在受熱、受壓等情況下,其内部組織的晶格點發生改變,極易造成零件斷裂,以緻不能使用。

 

如果零件鉻前不除應力,那麼它内部存在的應力極其容易使鉻層産生裂紋,甚至爆皮。以卡尺的尖角和鑽孔尤為嚴重,所以,工件在鍍前***應力是是非常重要的一序。除應力的***佳溫度通過我廠對100件卡尺150測尺的試驗得出如表1數據。

 應力溫度造成裂紋的情況

次數

件數

溫度/ºC

裂紋數

合格數

1

100

220

10

90

2

100

230

7

93

3

100

235

4

98

4

100

240

0

100

5

100

245

2

99

6

100

250

5

95

通過上述試驗可以得出如下結論:溫度在(40±5)℃效果***佳,且保溫時間越長***應力的效果越好。經我們反複試驗,保溫時間不得小于3h。

 

2.鉻後除氫

金屬工件在電鍍時,電解液中水分子發生電離,生成***量的氫離子,在***條件下,這些氫離子中的一部分在陰極上得到電子,還原成氫氣,與金屬同時在陰極上析出或附着在陰極表面上。另一部分則以原子狀态進入鍍層或基體金屬晶格點内,會造成基體金屬的鍍層質量上的弊病,當原子氫入鍍層和基體金屬的晶格内,造成晶格歪扭、變形,由此産生了很大的内應力,使鍍層和基體金屬的韌性下降而變脆,這***是人們常說的氫脆、起泡和針孔。

 

氫脆有時會使工件脆裂或造成脫落,但在大多數情況下,氫脆在工件外表面上并不顯形,而給工件造成隐患,使工件的力學性能受到很大削弱,嚴重時,往往造成工件斷裂,以緻不能使用。

 

不同金屬的吸氫程度不相同,***大的是鉻鍍層,吸氫量約為鍍層重量的0.45%。其次是鐵族金屬,吸氫量約為鍍層重量的0.1%,鋅的吸氫程度較小, 吸氫量約為鍍層重量的0.001%~0.01%,其他金屬的吸氫程度更小,甚至沒有。

 

不同金屬材料對氫脆的敏感是不同的,高強度鋼及彈性工件對氫脆***為敏感。因此,這些工件必須在鍍後進行驅氫處理。處理方法一般采用熱處理方法,即在烤箱或油槽中保持***的溫度和時間,将氫從工件内驅出。

 

以我廠150測尺為例(100件),進行除氫試驗,得出表2數據。

 除氫溫度造成裂紋情況

次數

件數

溫度/

氫脆數

合格數

1

100

185

20

80

2

100

190

18

88

3

100

195

4

96

4

100

200

1

99

5

100

205

2

98

6

100

210

10

90

通過試驗,金屬工件通過除氫處理後,不但防止了工件因氫脆引起的裂紋、斷裂、起泡和針孔等現象,同時也将工件進行了幹燥處理,防止鍍層腐蝕産生水迹,産生了一舉兩得的效果。

 

由此我們可以得出以下結論:驅氫效果與處理的溫度和時間有關。在保證鍍層不氧化變色的情況下,溫度愈高,時間愈長,則驅氫越徹底。操作條件可以金屬工件的材料和鍍層的材料決定,一般溫度控制在180~200℃内,時間控制在2~4h内。對不能加熱到180~200℃的焊錫件和滲碳工件,可用較低的驅氫溫度140~160℃,但時間必須适當延長。對銅及其銅合金工件可以不進行驅氫處理。但對我廠T10A的150測尺來說,溫度在(200±5)℃時,保溫2h,效果***佳。


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