氫脆問題

原創2016-07-05王玫琦這裡有最實用的技術，點擊↑↑關注文/王玫琦，哈爾濱量具刃具集團有限責任公司電鍍廠應力易使鋼鐵零件產生裂紋，氫氣也能使鉻後工件產生氫脆，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，一定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。但是達到最佳的效果，還要在生產實踐中經過反覆的科學試驗和論證，才能在實際生活中達到實用性、有效性。以我們哈量集團生產的卡尺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，由於受模具、型腔裝配關係的限制，當其凝固受到限制外力作用或熱脹冷縮時，其變形不能有效形成內應力。鋼鐵材料在冶煉、鍛造成測尺的同時，金屬材料的內部組織變形，使其內部組織的金屬晶格點歪扭，由此產生很大的內應力，使金屬材料的韌性下降而變脆。內應力是構件內部兩相鄰部分之間的相互作用力，構件在受外力之前，內部各兩相鄰質點之間，已經存在相互作用的內應力，使各質點之間保持一定的相對位置，以保持構件固有的形狀。構件受到外力作用後產生變形，即構件內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內力發生變化，這種內力隨著外力增加而增加，當達到某種程度就會造成構件的破壞，給工件造成隱患，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著相互作用的內應力，在受熱、受壓等情況下，其內部組織的晶格點發生改變，極易造成零件斷裂，以致不能使用。如果零件鉻前不除應力，那麼它內部存在的應力極其容易使鉻層產生裂紋，甚至爆皮。以卡尺的尖角和鑽孔尤為嚴重，所以，工件在鍍前消除應力是是非常重要的一序。除應力的最佳溫度通過我廠對100件卡尺150測尺的試驗得出如表1數據。表1 應力溫度造成裂紋的情況次數件數溫度/oC裂紋數合格數11002201090210023079331002354984100240010051002452996100250595通過上述試驗可以得出如下結論：溫度在（40±5）℃效果最佳，且保溫時間越長消除應力的效果越好。經我們反覆試驗，保溫時間不得小於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，生成一定量的氫離子，在一定條件下，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著在陰極表面上。另一部分則以原子狀態進入鍍層或基體金屬晶格點內，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內，造成晶格歪扭、變形，由此產生了很大的內應力，使鍍層和基體金屬的韌性下降而變脆，這就是人們常說的氫脆、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並不顯形，而給工件造成隱患，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，以致不能使用。不同金屬的吸氫程度不相同，最大的是鉻鍍層，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最為敏感。因此，這些工件必須在鍍後進行驅氫處理。處理方法一般採用熱處理方法，即在烤箱或油槽中保持一定的溫度和時間，將氫從工件內驅出。以我廠150測尺為例（100件），進行除氫試驗，得出表2數據。表2 除氫溫度造成裂紋情況次數件數溫度/℃氫脆數合格數110018520802100190188831001954964100200199510020529861002101090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，同時也將工件進行了乾燥處理，防止鍍層腐蝕產生水跡，產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℃內，時間控制在2～４h內。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℃，但時間必須適當延長。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，效果最佳。
推薦閱讀：