Vodíkové křehnutí spojovacích prvků po tepelném zpracování

Vodíkové křehnutí spojovacích prvků je způsobeno tím, že atomy vodíku vstupují do materiálu během raného zpracování. Ve většině případů spojovací prvky podléhají vodíkovému zkřehnutí při statickém tahovém zatížení. Při provádění vysokorychlostních zkoušek materiálů, jako jsou běžné zkoušky tahem, je výskyt vodíkového křehnutí méně pravděpodobný. Atomy vodíku obvykle difundují jako oblasti v materiálu, které jsou vystaveny trojcestnému namáhání. Úroveň napětí v materiálu a stupeň akumulace vodíku v systému ovlivní poměr difúze vodíku k místu lapače. Akumulace vodíku v poloze lapače sníží lomové napětí materiálu, což má za následek tvorbu trhlin, šíření trhlin a porušení materiálu. Expanze vodíku v upevňovacích prvcích vystavených statickému zatížení může být přímo pozorována aktuální dobou zpoždění vodíkového křehkého lomu. Kvůli tendenci materiálu ke vodíkové křehkosti, celkovému množství materiálu, poměru difúze vodíku a úrovni spinového napětí se časové zpoždění vodíkového křehnutí lomu velmi liší, v rozsahu od několika minut až po několik dní nebo týdnů.

Pokud byl spojovací prvek někdy během zpracování v kontaktu s prostředím s atomy vodíku, může se jednat o vodíkové křehnutí. Jakákoli úprava, která produkuje vodík během chemické reakce oceli, umožní vodíku vstoupit do materiálu, čímž se zvýší tendence materiálu ke vodíkové křehkosti. Ocelové spojovací prvky používané v automobilovém průmyslu budou v přímém kontaktu s aktivními atomy vodíku za podmínek úpravy chemického konverzního nátěru, jako je environmentální koroze, katodické elektrolytické odstraňování oleje, kyselá deoxidace, chemické čištění, černění a galvanické pokovování. . Protože proces galvanického pokovování bude produkovat vodík, má největší vliv na absorpci vodíku ocelovými spojovacími prvky. Celkové množství vodíku absorbovaného během procesu galvanického pokovování do značné míry závisí na účinnosti roztoku pro galvanické pokovování. Obecně platí, že procesy galvanického pokovování s vysokou účinností produkují méně vodíku než procesy galvanického pokovování s nízkou účinností. Faktory, jako je příliš velké nebo příliš malé množství galvanizačního roztoku v bubnu pro galvanické pokovování, budou mít velký dopad na účinnost procesu galvanického pokovování. (Průvodce: Metody povrchové úpravy spojovacích prvků)

Nelze ignorovat ani další procesy, které při interakci s ocelí produkují vodík, jako je moření, odstraňování okují po tepelném zpracování nebo předběžné pokovování. John-sonův výzkum popisuje účinek ponoření do kyseliny na houževnatost oceli. Absorpce vodíku během zpracování spojovacího materiálu je kumulativní. Vodík zaváděný do dílů jediným zpracováním nemusí být dostatečný k tomu, aby způsobil vodíkové křehnutí, ale akumulace vodíku zaváděného do dílů více procesy může způsobit vodíkové křehnutí.

Nepříznivé účinky absorpce vodíku během galvanického pokovování nebo čištění mohou být eliminovány nebo sníženy během tepelného zpracování (obvykle pečení) po galvanickém pokovování. Závažnost vodíkové křehkosti obvykle závisí na úrovni pevnosti nebo pracovních podmínkách spojovacího prvku za studena. Troiano kdysi uvedl vztah mezi dobou selhání a obsahem vodíku a dobou pečení. Vypalováním se snižuje hromadění vodíku v materiálu a prodlužuje se a zlepšuje doba selhání a nižší kritická úroveň napětí. Zde se kritická úroveň napětí vztahuje k úrovni napětí, pod kterou nedojde k vodíkové křehkosti, podobně jako mez únavy.

Zda je doba vypalování dostatečná, závisí především na úrovni tvrdosti materiálu, procesu galvanického pokovování, typu povlaku a tloušťce povlaku. Spojovací prvky s nižší úrovní tvrdosti po úpravě galvanickým pokovováním by měly být obecně vypalovány po dobu kratší než 4 hodiny: stejné pokovení, ale spojovací prvky s vyšší úrovní tvrdosti se obecně vypalují po dobu nejméně 8 hodin. Bylo navrženo, že spojovací prvky s tvrdostí mezi 3133HRC by měly být vypalovány po dobu 8 hodin; spojovací materiál s tvrdostí mezi 33-36HRC by se měl péct po dobu 10 hodin: spojovací materiál s tvrdostí mezi 36-39HRC by měl být vypalován 12 hodin. Spojovací materiál s tvrdostí mezi 39-43HRC by měl být vypalován po dobu 14 hodin. Formulace procesu vypalování by měla také vzít v úvahu úroveň tvrdosti spojovacího prvku a typ povlaku. Pokovená vrstva může do určité míry hrát roli jako bariéra proti difúzi vodíku, která bude bránit difúzi vodíku na vnější stranu spojovacího prvku. Obecně řečeno, pro vodík je snazší difundovat ven přes volné povlaky, jako jsou spojovací prvky, než difundovat ven přes husté povlaky. Dokonce je tento rozdíl mezi zinkovým povlakem a hustším kadmiovým povlakem. Aby bylo vyrobeno co nejvíce materiálu pro difúzi vodíku, je nutné trvat dlouhou dobu pečení. A.W.GrobinJr. Má se za to, že když tloušťka povlaku přesáhne 2,5 μm, je pro vodík obtížnější difundovat z oceli. V tomto případě se pozinkovaná vrstva stává překážkou pro difúzi vodíku. Lze uvažovat, že vypalování v tomto případě ve skutečnosti redistribuuje vodík do různých pozic lapačů v materiálu. Selhání spojovacích prvků z důvodu vodíkové křehkosti již v automobilovém průmyslu vyvolalo všeobecné znepokojení. K tomuto druhu selhání dochází neočekávaně, což představuje velkou zátěž pro automobilové společnosti a dodavatele spojovacího materiálu, což jim způsobuje nejen ekonomické ztráty, ale také ohrožuje spokojenost uživatelů společnosti a bezpečnost automobilů.

Prevence selhání vodíkového křehnutí spojovacích prvků je v automobilovém průmyslu věnována stále více pozornosti. Spojovací prvky trpící vodíkovou křehkostí mohou selhat brzy během několika minut po montáži, když je skutečné napětí mnohem nižší než pevnost materiálu v tahu. V montážní dílně automobilů selhání vodíkového zkřehnutí spojovacích prvků značně sníží efektivitu výroby. Vozy s potenciálním rizikem selhání vodíkové křehkosti musí být kontrolovány jeden po druhém a všechny možné spojovací prvky by měly být nahrazeny novými a spolehlivými spojovacími prvky a výměna spojovacích prvků zabere spoustu času. Výměna spojovacích prvků poškozených vodíkovým zkřehnutím bude velkou zátěží jak pro výrobce automobilů, tak pro výrobce spojovacích prvků.

Relevantnější novinky z průmyslu výrobců lisování: