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热镀工艺相关的脆性 |
2017/8/12 |
作者: 聊城佳强钢管 |
| 与热镀工艺相关的脆性有三种，分别是氢脆（Hydrogen embrittlement，(HE))、液态金属脆性（Liquid Metal Embrittlement (LME)），和应变时效脆性（Strain Age Embrittlement）。今天我们先聊聊氢脆。 被钢吸收的氢原子，聚集在钢的晶粒之间或缺陷位置，并最终导致钢开裂，这种现象被称为氢脆。 图1 ：氢原子诱捕机制 图2：氢诱脆性和氢气泡的形成 图3：金属微裂纹截面的计算机模拟图，白色的为氢原子（Photo：McGill University） 热镀锌开裂案例 尽管钢会在热镀锌过程中通常会吸收氢原子，但由于锌锅中锌的温度较高，因此，被加热的钢中的氢原子，常常会在高温下逸出。 但是，在某些特定情况下，例如钢的晶粒尺寸太细小时，即使在热镀温度下，氢原子也无法逃逸，这将会导致氢原子聚集在晶界或缺陷位置，晶界或缺陷位置处的局部应力上升，并最终导致零件的开裂。 图4：高强钢焊缝热影响区热镀后发生的氢脆 对于抗拉强度小于150ksi(1040 MPa)的钢，其晶粒尺寸通常足够大，允许高温下氢原子的逸出；但对于抗拉强度大于等于150ksi(1040 MPa)的钢，氢原子很可能被锁定在晶界之间，无法逸出产生氢脆。氢脆是不会及时表现出来的，只有当零件承受载荷时，才会观察到氢脆的发生。 而热镀锌时应变时效脆性，则是在完成热镀后短期内就发生了。 也就是说，应变时效脆性在热镀完成后就可以观测到，而氢脆在热镀完成后是观测不到的，只有在钢承受一定载荷，并持续一段时间后才能观察到。 避免零件热度氢脆的方法 1、最简单的方法是选择抗拉强度在150ksi(1040 MPa)以下的钢，就像先前所说的，这类钢的晶粒足够大，允许被吸收的氢原子在热镀温度下逃逸。 2、当不得不对高强钢零件进行热镀时，也可对热镀工艺进行调整，降低氢脆发生的概率。比如，缩短酸洗时间。 3、除此以外，可调整的工艺还包括：对零件进行机械清洗（例如喷丸），随后进行快速酸洗 (在酸洗池的停留时间不大于30s）。 快速酸洗的目的是为了清理喷丸作业的残留物，降低钢零件暴露的氢原子的总量，减少氢原子被高强钢超细晶粒吸收的机会。原文网址 http://www.josen.net/post/Brittleness-of-hot-dip-process.html |
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