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如何验证螺栓是否经过去氢处理

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小型零件的去氢检验方法与再去氢热处理

  ABB新会低压开关有限公司(广东新会 529100) 李秀兰

Examination Method of Dehydrogenation and
 Its Retreatment for Small-sized Parts
Li Xiulan

  氢脆是金属由于吸氢而造成材料变脆,塑性降低,自行断裂的现象。材料的这种破裂形式势必造成意想不到的事故,对安全形成极大威胁。随着金属材料的广泛应用,各国对表面处理中的氢脆现象进行了比较多的研究和试验,并制定了一些标准(例如增加去氢处理,限制高强度钢的电镀,改进电镀工艺等)来防止零件受到氢脆的破坏。本文主要介绍去氢处理的检验方法以及防止产生氢脆的再去氢处理方法。

1 去氢检验方法
  零件在电镀过程中,镀层和基体金属的晶格中往往发生渗氢,此时零件内应力变大,塑性降低,容易脆断[1]。为控制电镀工艺过程中可能产生的渗氢,防止氢脆,我国制定了氢脆性的检验方法,如延时破坏试验[2]。但这种方法对试样的加工要求较高,试验时间长,实际应用有一定的局限性。
  实际生产中,常用的还有模拟试验,即模仿零件的使用条件,对被测零件进行疲劳加载试验,测试零件在使用寿命范围内是否会产生脆断,来检测是否会产生氢脆。但是常规的循环疲劳加载周期短,不足以提供延迟破坏的诱导期,除非加载周期足够长[3]。
  目前国外有一种更简单、更方便的方法检测去氢效果。防止氢脆现象的产生,具体方法如下:
  检验用品:石蜡或凡士林。
  检验装备:烧杯(防火容器),铁架台,温度计,石棉网,酒精灯。
  检验方法:用烧杯来盛取适量的石蜡,置烧杯于铁架台的石棉网上,点燃酒精灯加热石蜡至完全融化(石蜡可将零件全部浸没)。用温度计测量石蜡液的温度,使之保持在160~190℃,在此温度范围内保持5min以去除其所含水分。被测零件经热皂水去油迹并烘干,放入石蜡液中,若在10s内有气泡产生(氢气在零件表面形成或析出),则证明该零件去氢不好或没有去氢,若没有气泡产生,则去氢效果好。也可用凡士林代替石蜡,但温度必须控制在(100±5)℃内。

2 再去氢热处理
  用以上的去氢检验方法,如发现零件去氢效果不好,产生气泡很多时,零件必须进行再次去氢处理后方可使用。
  去氢最常用的处理方法是对零件进行低温热处理,使氢逸出。去氢的效果与热处理的温度和时间有关系,必须在电镀完成4h之内,在铬酸盐处理之前进行。如果零件已经进行铬酸盐处理,再去氢这显然是违反正常的工艺流程。因为此时若再去氢参数掌握不好,会破坏铬酸盐的转化膜,影响防锈功能。所以选择可行的再去氢温度和时间,是非常重要的。
  通常去氢热处理是零件在190℃~220℃的烘箱内保温2h以上,不同抗拉强度的材料有不同的保温时间。但这种方法去氢不完全,并且做过钝化处理的零件进行再去氢,会使钝化层损坏,将彩色的钝化层变为白色,降低防锈等级。因此必须采用低于190℃的温度,适时的保温时间来进行处理。
  实际生产中,若氢脆现象不严重,也可采用将零件放置一段时间的时效去氢处理,但由于电镀零件的防锈期是一定的,所以零件不可能放置太长时间。
  通过生产试验,我们发现零件在烘箱内140℃~150℃保温8h,然后随炉冷却的方法是比较合适的再去氢方法,既对钝化层改变不大,去氢效果也比较好,具体试验如下:
  零件材料为BEKAERT-SWPB的?φ1.7mm线径琴钢丝,含碳高达0.88%。金相组织为回火屈氏体,抗拉强度σb=2150MPa。弹簧零件表面镀锌6μm,钝化等级为2D,经检验去氢不完全。
  用不同热处理温度和时间,在烘箱内进行再去氢试验,随炉冷却,对经过处理的零件进行疲劳加载试验2万次和去氢检验,每一种试验方法采用50个样件,检验记录见表1。

附件1.GIF


  从表1可看出,这种材料的零件采用(140~150)℃保温8h的再去氢热处理工艺是可行的。
  我们在异型弹簧垫圈做如上再去氢处理,材料牌号为60Si2Mn,垫圈厚度0.5mm,外径12mm,含碳量为0.56%~0.64%,抗拉强度σb=900MPa。零件表面镀锌12μm。使用时由氢脆引起断裂率高达80%,去氢检验气泡很多。为防止氢脆,采取150℃保温8h再去氢处理,此时,钝化层没有任何色泽上的改变。同时经过疲劳试验后,断裂率为0%。
  材料抗拉强度相差较大的两个零件,这种再去氢方法也都适用。
  对厚度或线径<2mm,镀层在6~12μm的小型弹簧零件,在进行钝化前的去氢热处理时,用上述方法,也可获得理想的去氢效果。

3 结论
  本人介绍的去氢检验适合于小型弹性电镀零件的氢脆检验。对于检验不合格的零件进行适当的再去氢处理,可保证零件的安全使用。当然我们仍然希望减少再去氢处理,而能够直接从氢脆产生的主要原因即电镀工艺过程入手,保证零件完成整个电镀过程后,达到完全的去氢。
《参考文献》

  曾华梁,吴仲达等.电镀工艺手册.北京:机械工业出版社,1995
  黄子勋,吴纯素.电镀理论.北京:中国农业机械出版社,1982
  中国标准出版社第三编辑室编.金属覆盖层标准汇编.北京:中国标准出版社,1996,6

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