紧固件的氢脆化测试方法

紧固件的氢脆化测试方法当氢原子进入钢和其它金属中，它会存在于材料的结晶上，当对金属施予应力时，会因此而降低金属的延展性或负荷承受性能。氢脆是延迟性的破坏，由于钢中氢存在于应力集中部位，直到发生延迟破坏需要若干时间，而在一般的机械特性测试上往往忽略及遗漏了延展性的重要性，也无法在短时间的试验测出延迟破坏的倾向，使得紧固件虽在满意的机械特性状态或标准的设计强度下(如硬度、降伏强度应力、冲击等等)仍产生破裂，经常是由很微小的裂痕造成突然间的崩坏。这种现象在合金上时常归于氢效应延迟破坏、氢应力裂痕或氢脆。氢脆化在紧固件来说可能是最坏的问题发生原因之一，因为它是延迟破坏。通常在组装24小时后发生，但没有一定的准确时间。商用的紧固件种类在电镀后且具有洛氏C34或以上的硬度容易引起氢脆的失败。这些种类包括自攻螺丝、弹簧华司、Sems(组合华司的自攻螺丝)、螺帽组合华司(KepsorConicalAssemblyNuts)、Grade8螺栓和所有的承窝螺丝产品。产生氢脆化的主要因素：种种迹象显示氢脆的潜在倾向与产品作表面处理及钢内碳含量以及产品的硬度有关且成正比。参考各规范及相关论文的研究结果显示当产品脆性增加以及酸液浸洗是造成氢脆化的主要因素。产品在经过冷锻或冷加工后再硬化热处理，使产品的脆性增加，对氢脆损害特别敏感。酸洗、磷酸盐、电镀、自动反应的过程和在大自然环境中使用，如阴极保护反应或腐蚀也会导致同样的结果。在紧固件上来说，通常在Grade2的螺栓或螺丝同意使用电镀，事实上也无氢脆化的倾向，因为这些产品都是低碳钢以及无硬化。Grade5电镀后的螺栓或螺丝就很有可能有氢脆化的问题产生，这些产品都是使用中碳钢制造以及硬化处理到最高C34的硬度，但仍未听说有氢脆化的事情产生。Grade8电镀后的螺栓或螺丝就有氢脆化的倾向，这些是使用中碳合金钢制造及硬化处理到最高C39的硬度。承窝螺丝也是使用中碳合金钢制造，硬化处理到最高C45的硬度，在所有标准种类的螺栓或螺丝中，电镀后的承窝螺丝有最高的氢脆化失败的可能性。对于产品的破坏是否为氢脆所造成，有一个较简单的判断方法，那就是如果螺丝或螺栓在装置后1到48小时内破坏，且其破坏在头部与杆部以及螺纹与杆部的交接位置那大概就是氢脆化破坏。如果螺丝在装置一段时间后破坏，这大概就是氢脆以外的问题。若是从组织上来观察，氢脆化破断面为一种粒界破裂。3.紧固件的氢脆化测试方法：测试观念是设计在紧固件的最大应力下实施一个模拟的实际状况。应力通常达到紧固件的一特定的旋紧度或预先计算的扭矩值。使零件保持在如此的应力装置下24或48小时再旋紧。如果任何紧固件在测试过程中或当再旋紧时氢脆破坏则这零件应再烘烤和再测试直到合格为止。本文仅针对螺栓、螺丝、牙条、自攻螺丝(及组合华司)、华司、螺帽(及组合华司)等规范及相关论文之要求作一说明。13.1参考规范：下列为紧固件氢脆化测试方法的相关规范。ASTMF606/F606M－2000/1998：决定内外螺纹紧固件、垫圈及铆钉之机械性质的标准测试方法。ANSI/ASMEB18.6.4/B18.6.5M－1998：螺纹成型,螺纹切削和金属攻入自攻螺丝。SAEJ81/J1237－1997/1996：螺纹滚牙自攻螺丝。SAEJ78－1996自钻螺丝。SAEJ773－1998锥形弹性华司。SAEJ238－1998螺帽和组装的锥形(Conical)弹性华司。FIP1000－1988自攻螺丝的功能性规定。