實驗室氫脆分析-斷口分析-金屬斷裂分析

時間：2024-03-13

作者：優(yōu)爾鴻信檢測技術(深圳)有限公司

氫脆的發(fā)生主要是由于氫原子在金屬中的積累和遷移，引起的應力集中和晶格缺陷，導致的金屬脆性破壞。

氫脆斷裂為突發(fā)性斷裂，往往會導致災難性后果，因此應高度重視破壞的嚴重性，并加以防范。

產生原因：

1.氫原子機理：氫原子可以滲透到金屬結構中，與金屬原子結合形成氫化物，這會導致金屬內部應力的增加，進而引起脆性裂紋的形成和擴展。

2. 氫原子擴散機理：氫原子通過金屬晶界的缺陷或位錯等途徑進入金屬內部，在晶界和缺陷處聚集的氫原子會導致金屬結構的破壞和脆裂現(xiàn)象。

3.誘發(fā)應力機理：在含氫環(huán)境中，金屬的強度和延展性會降低，在外界應力的驅動下，金屬容易發(fā)生脆性破壞，這是因為在氫原子的存在下，金屬晶體內部的應力集中會被加劇，從而加速了脆性裂紋的形成和擴展。

4. 氫原子解理機理：氫原子在金屬晶體的解理面上聚集，導致解理面的強度降低，進一步加速了脆性裂紋的形成和擴展。

斷口特征：

用掃描電鏡或電子顯微鏡微觀觀察：裂紋源區(qū)呈沿晶斷裂（晶界間存在微裂紋）形貌，并存在沿晶二次裂紋，晶粒輪廓鮮明，呈冰糖狀，晶粒表面存在大量的雞爪痕，裂紋擴展區(qū)主要呈準解理斷裂（在正應力作用下產生的穿晶斷裂，通常沿一定的嚴格的晶面分離，同時伴隨一定的塑性變形痕跡）形貌，部分區(qū)域存在韌窩（小凹坑）及沿晶斷裂形貌。

常見發(fā)生情況：

螺釘氫脆斷裂是常見的螺釘失效模式。螺釘氫脆斷裂通常發(fā)生于經過熱處理和電鍍處理的高強度普通螺紋螺釘和表面硬度較高的自攻螺紋螺釘，大多發(fā)生在螺釘頭與螺桿或光桿與螺紋交接的部位。

氫脆的預防：

生產實踐表明，螺釘電鍍前的酸洗工序和電鍍工序是制造過程中氫侵入基體材料的關鍵環(huán)節(jié)，且不可避免?？煽康膶Σ呤窃诼葆旊婂兒笤黾尤涮幚砉ば?。一般來說，螺釘冷加工和熱處理后多少都有殘余內應力，當氫侵入螺釘基體材料，一段時間后，在殘余內應力的作用下，螺釘基體材料即可能形成晶界微裂，微裂紋一旦形成就不會愈合，因此，去氫處理必須在晶界微裂形成之前進行，GB和ISO標準推薦去氫處理較好在螺釘電鍍處理后1小時內進行。

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