紧固件的氢脆化原因测试方法仪器装置汽车水泵

2018-04-11 14:53:18来源： 贤集网

当氢原子进入钢和其他金属中，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；这样的现象统称为氢脆延迟性的破坏。由于钢中的氢存在于应力集中部位，直到发生延迟破坏需要若干时间，而一般的机械性测试上往往忽略及遗漏了延展性的重要性，因此，如何在短时间内测试出延迟破坏的倾向呢？下面贤集网小编为大家介绍紧固件的氢脆化原因、测试方法、仪器装置。

一、什么是氢脆化

氢脆化对于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（Keps or ConicalAssembly Nuts）、Grade 8螺栓等产品。

二、紧固件产生氢脆化的主要原因

种种迹象显示，氢脆的潜在倾向与产品做表面处理、钢内碳含量以及产品硬度有关且成正比。参考各个规范及相关论文的研究结果显示：

1、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硬化热处理，使产品脆性增加，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。

2、产品型号及电镀造成。

通常在 Grade 2 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。Grade 5 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。Grade 8 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。

三、氢脆化测试仪器及装置

1、扭力轴力机（Torque - Tension）

2、扭力扳手（Torque Wrench）

3、测试楔形垫片

板子应为钢制，厚度是让锁上螺栓后仍至少留有三个完整螺纹在外。板上孔应尽可能和所测螺栓之外径接近，但不能够大于垫圈的孔径。氢脆性测试时，外螺纹紧固件应装入一楔形垫片中，其角度如下表：

氢脆性测试楔形垫片的角度

4、硬化垫圈（Harden Washer）：硬化垫圈应依 ASTMF436规范要求一致。表面粗糙度

16μin（0.40μm）以下。

5、硬化螺帽：最好有 1 倍公称径以上厚度以确保能锁紧到规定扭矩值。

四、氢脆化的部分测试方法

将螺栓、螺丝、牙条（当测试之螺桩两边的牙距不同时，螺纹较细的一端应锁上螺帽，而当作头部的末端）装入扭力抽力机中，套入垫圈再组合上一个已硬化的螺帽。用扭力扳手锁紧螺帽使样品规定的最小抗拉强度的75%，此时记录其锁紧扭力。如图所示：

决定锁紧扭矩装置

1、任意从待测样品批中选出三支出来，并测试及计算出三个扭力的平均数，即为锁紧扭力。如此组合应持续48小时在锁状态。

2、拆卸时，如果用扭力方法锁紧的，应使用原扭力扳手卸出扣件，测试卸出螺帽所需的扭力不得少于初次扣件紧扭力的90%。如果锁紧用的是直接拉力方法，则在测试期间损失锁紧强度（以磅计）应不超过第一次锁紧负荷的10%。

3、48小时后经卸下的测试样品若可以用肉眼发现其脆化导致的断裂（如头部断裂），或以 20 倍以上的放大镜检查有裂纹产生的杆部，牙部或与头颈交接处则判定不合格。

试验治具

注意：上图是测试夹具对负荷下的单独螺栓，当做此实验时要特别注意，脆化螺丝的头部有可能会突然断裂。

氢脆化测试建议及锁紧扭矩

表中扭矩值是使用 75%的最小抗拉荷重，以及摩擦系数为0.20计算。

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