航空用高强度钢的氢脆问题

从氢脆断裂机理、制造工程技术及氢脆试验方法等方面概述了航空用高强度钢的氢脆失效问题,并对国内高强度钢的制造工程技术问题提出了建议。     

65Mn钢弹性件防氢脆工艺

本成果应用于65Mn钢制造的波形垫圈、簧片、档圈等弹性件。本工艺技术在研究动态快速、静态表面压痕测试方法基础上，应用声发射、宏观微观断口、X光应力测定、高压电镜测试技术，利用热处理技术改变氢在钢中的分布，利用电化学原理降低钢中氢的浓度，并利用应变时效氢脆原理，研制出氢脆测试仪。在全部工艺过程中对氢脆施行了有效监测，实现了全面防治、综合治理氢脆断裂。     

30CrMnSiNi2A 双头螺栓断裂失效分析

分离装置静力试验后发现连接两个舱体的双头螺栓中有7 件发生断裂,螺栓表面进行了达克罗

处理。通过失效分析及相关试验综合分析认为,分离装置上7 件螺栓的断裂性质均为延迟性脆性断裂,断裂机

理为氢脆。导致发生氢脆断裂的原因除螺栓材料及组织具有较高的氢脆敏感性外,主要与静力试验过程中长

时间包覆湿泥有关;另外,原材料氢含量控制及达克罗涂层工艺处理虽然有效避免了产品表面处理过程中带来

的氢脆隐患,但是若使用环境中存在水及腐蚀性介质Cl、S 时,产品在拉应力作用下仍可能发生氢脆延迟断裂

而导致严重后果。

     

23NiCo钢的氢脆敏感性研究

采用电解充氢和三点慢弯曲试验方法研究了２３ＮｉＣｏ钢的淬火态以及２００℃、４５０℃、４８２℃和６００℃回火处理的试样的氢脆敏感性。结果表明，２３ＮｉＣｏ钢的氢脆抗力与组织中奥氏体的形态、分布有关。４８２℃回火，在马氏体板条边界形成薄膜状的逆转奥氏体，钢的氢脆抗力有大幅度的提高。此时，延长充氢时间（４～１０ｈ）对断裂行为没有影响。     

50CrVA弹性衬套断裂失效分析

介绍弹性衬套失效及装配情况，通过对失效件的分析，查明了由于电镀镉时的吸氢，装配和使用时有拉应力存在，在氢与拉应力的共同作用下，产生了氢脆断裂，失效具有延时断裂的特征，并提出了改进措施。     

高强度钢螺栓的脆性断裂分析

本文对一飞机用高强度钢螺栓的断裂进行了检验分析。分析结果表明,该螺栓出现的早期断裂是由于加工精度不高,装配时的局部应力集中及少量吸氢等共同作用下产生的氢脆断裂。     

步进电磁铁连接螺钉的氢脆断裂

步进电磁铁螺钉在运行过程中产生了早期断裂破坏。为了查明故障产生原因,对螺钉断口进行了宏观及扫描电镜观察、能谱分析、金相组织分析、硬度及含氢量测定,确定该批螺钉不属于疲劳断裂,而是由于硬度强度偏高,加剧了吸氢作用所致。螺钉断口具有氢脆沿晶断口及氢致准解理形貌,属于氢脆断裂特征。针对工厂实际生产中镀锌除氢工序不合理及螺钉根部加工刀痕等缺陷,提出了改进措施,建议增加除氢烘烤时间,批量小螺钉采用滚压制造。     

用带缺口应力环评定氢脆敏感性

在航空工业中广泛使用30CrMnSiA和30CrMnSiNi2A等高强度钢,经常遇到氢脆断裂事故,因此如何快速简便的测出材料和工艺对材料的氢脆敏感性就成为一个重要课题。最近几年,国外比较盛行使用环形试样检验高强度钢在各种条件下的氢脆敏感性,道格拉斯公司已列为检查电镀氢脆性的一种方法。我们根据自己条件,用带缺口C形环检查30CrMnSiNi2A钢镀镉钛后的氢脆敏感性并获     

镀锌错齿垫圈氢脆断裂的失效分析

本文较详尽地介绍和分析了镀锌错齿垫圈断裂失效的原因。通过金相显微镜观察、扫描电镜分析、能谱分析和含氢量的测定,得出错齿垫圈断裂失效是由于在镀锌过程中产生氢脆的结论。     

Al—Li—Cu—Mg—Zr合金的氢脆敏感性

本文采用慢应变速率试验方法研究预浸充氢和阴极充氢对时效及形变时效状态2091合金断裂延伸率和塑性损失率的影响。结果表明,时效状态、特别是形变时效状态合金具有明显的氢脆敏感性。这种敏感性与预浸介质,时效,预形变方式和形变量有关。文中还对氢脆在应力腐蚀开裂中的作用进行了讨论。     

分级加载试验评定氢脆敏感性研究

采用分级加载技术对30CrMnSiA氢脆敏感性进行了试验研究，对不同强度、电镀参数、镀前处理和镀后处理状态的试样进行了氢脆敏感性试验，并与200h恒载试验结果进行了比较。结果表明，分级加载方法可快速评价材料的氢脆敏感性，提出了采用分级加载方法进行氢脆敏感性定量评价的参数。     

航空航天螺纹紧固件失效模式及预防

本文介绍了航空航天螺纹紧固件的基本结构,基于螺纹紧固件的受力情况,分析其疲劳断裂、过载失效、氢脆、应力腐蚀开裂四种失效模式及影响因素,并提出相应失效模式下的预防措施.     

提高65Mn钢弹性件抗氢脆性的有效方法

弹性件的氢脆长期影响着产品的可靠性和使用。如用65Mn制成的各种弹性件经电镀锌处理后,在使用中常发生延迟断裂。以厚0.8毫米,直经8毫米的波型弹性垫片为例,在淬火回火后的硬度为HRC51～53时,断裂率可达46.6％,这一结果是在几百个波型垫片的基础上统计出来的。一般地说,减小电镀处理时阴极电流和酸洗时间,可使断裂率下降。如果材料的硬度较低,有可能不发生断裂。但是,对于高强度弹性零件,使用硬度超过HRC48,同时必须采用表面电镀锌来抗腐蚀时,就很容易因表面处理过程中氢原子溶入而导致使用中的氢脆。因此,不仅仅要尽力减少表面处理过程中零件的进氢量,同时还应当从提高材料本身的抗氢脆性能着眼,探索达到这个目的所应采取的手段。     

乔利杰 环境断裂专家

:作为一名断裂金属学专家,请您简要介绍一下材料环境断裂中主要的科学和工程问题。乔利杰:环境断裂对许多人来说也许显得有点陌生,简单说来就是材料或构件在服役环境中的失效与断裂,通常指塑性材料在某些腐蚀环境中发生脆断的行为。环境断裂是研究力学——化学相互作用的交叉科学,主要包括应力腐蚀、腐蚀疲劳、氢脆、高温氢腐蚀、氢鼓泡、液态金属脆等;也是解决航空、航天、石油、化工、交通运     

加外极化对40CrNi2Si2MoVA钢腐蚀断裂特性的影响

 应用微机辅助电化学测试方法、控制电位慢拉伸及断裂力学试验方法,研究了外加极化对40CrNi2Si2MoVA钢在3.5％NaCl溶液中腐蚀断裂特性的影响。在阳极极化(-635mV)和阴极极化(1 350mV)电位下,慢拉伸断裂总应变ε_f相应为空气中的54％和49％。阳极极化(偶铜)增加了裂纹扩展速率,阴极极化降低了裂纹扩展速度。根据不同条件下腐蚀断裂特性参数的变化,结合宏观及扫描电镜断口分析,该钢在3.5％NaCl溶液中的腐蚀断裂机理为裂尖阳极溶解与氢脆共同作用。     

表面处理因素对弹性零件氢致断裂的影响

本文对高强钢在表面处理过程中产生氢脆的影响因素进行了较全面的探讨。研究表明,表面处理过程中,产生氢脆的主要因素是阴极电解除油、强腐蚀、电沉积时的电流密度和溶液组成。 采取阳极电解除油,避免强腐蚀,选择适宜的电流密度和镀后除氢时间,会大大减少镀后氢脆的产生,降低脆断率。氢脆是多学科交叉的问题,引起氢脆的因素是多方面的,为了减少或避免氢脆的产生,也必须从多方面入手,综合治理。     

铝锂合金中的氢和氢脆

针对铝锂合金中氢含量甚高的难题，阐述了铝锂合金氢的来源，氢的存在形式及氢对铝锂合金性能和断裂方式的影响。认为制约铝锂会金潜能发挥和应用的主要障碍是合金的冶金质量，而其核心是氢含量控制和氢脆问题，降低氢含量是合金取得实质性突破的关键。提出以真空精炼和固态除氢的途径降低铝锂合金的氢含量，指出液态和固态真空除氢过程中所遇到的主要问题，问题的解决将为新一代高韧铝理合金的研究打下基础。     

超高强度钢30CrMnSiNi2A的氢脆敏感性试验

采用延迟破坏、测氢含量、扫描电镜分析及冲击拉伸试验等方法,研究了超高强度钢30CrMnSiNi2A的氢脆敏感性。试验结果表明,30CrMnSiNi2A钢在甲醇或丙酮裂解气氛中保护加热油淬有明显氢脆现象,但只要及时回火,氢脆基本消除,性能达到合格。试验结果为生产提供了实验依据。     

超高强度钢氮基气氛热处理氢脆问题研究

研究了超高强度钢氮基气氛保护热处理氢脆问题。测定了４０ＣｒＭｎＳｉＭｏＶＡ钢经氮基气氛保护加热后淬火、回火和自然停放情况下的氢含量及缓慢扩伸、延迟破坏等性能。试验表明：氮基保护气氛中氢含量约６％，保护加热叶，氢由钢件中向气氛中扩散，钢不会渗氢．４０ＣｒＭｎＳｉＭｏＶＡ钢经氮基气氛保护加热后淬火或２２５℃等温淬火时，钢中氢含量降低，但仍有氮脆危险，回火后可以消除氢脆；室温自然停放时氢扩散逸出较慢．故超高强度钢经氮基气氛保护加热、淬火后及时回火可避免氢脆．     

某型飞机高强度钢平尾转轴零件氢脆危害性分析与预防措施

某型飞机高强度钢平尾转轴零件在磁粉检测时,发现部分表面区域因氢脆导致密集分布的裂纹缺陷,本文结合平尾转轴零件制造工艺过程及失效分析结果,通过研究氢脆机理,采取试验验证的方式找出氢脆规律,并开展预防性研究。