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作者：鞏秀江，許躍雷 單位：山東中川液壓有限公司,、力士德工程機械股份有限公司 來源：《金屬加工（熱加工）》雜志 文章主要說明氫脆產(chǎn)生的原因,，并以液壓主控閥閥芯為例講述發(fā)生氫脆的薄弱點，最后闡明了去氫脆處理的主要措施,。 
一,、氫脆的定義 氫脆是溶于鋼中的氫聚合為氫分子，造成應力集中,，超過鋼的強度極限,，在鋼內(nèi)部形成細小的裂紋，又稱白點,。氫脆主要發(fā)生在低合金高強度鋼,、不銹鋼及彈性零件上，造成氫脆的主要原因是表面處理,，如電鍍,、氮化等零件的處理過程中產(chǎn)生的氫滲入到金屬內(nèi)部導致晶格排列混亂，產(chǎn)生扭曲,，造成內(nèi)應力增加,，使金屬或鍍層產(chǎn)生脆性，從而引起零件的斷裂或鍍層的脫落,。在過程中氫脆的發(fā)生需要滿足兩個條件：金屬有較高的含氫量,；有一定的外力作用。由于氫脆所導致的滯后開裂的特性,，嚴重影響零部件的使用性能,，存在較大的安全隱患,。因此在零件的設計加工時，尤其是液壓元件工作在高壓下,，更需要嚴格控制,。
二、去氫脆處理適用的范圍及工序 并不是所有金屬在表面處理過程中都會產(chǎn)生氫脆現(xiàn)象，通過研究數(shù)據(jù)及實踐來看,，在零件表面處理后氫脆主要產(chǎn)生于以下材料中,。（1）抗拉強度在981N/mm2（或硬度在38HRC）以上的經(jīng)過熱處理的碳素鋼及合金鋼零件,。 （2）硬度為370HV以上的彈簧鋼（包含琴鋼絲、油回火鋼絲,、高碳鋼絲）的零件,。（3）在抗拉強度1236N/mm2以上（或36HRC以上）實施熱處理的馬氏體的不銹鋼產(chǎn)品。 現(xiàn)在的加工中,，可導致氫脆的工序主要有酸洗,、電鍍、氮化,、電解,，以上工序在處理零件表面時，會產(chǎn)生氫且滲入到零件中,，從而導致氫脆,。
三、氫脆的案例分析 液壓產(chǎn)品一般需在高壓下工作,，部分零件承受的力較大,，當零件吸氫后，在其薄弱地方會發(fā)生斷裂,，如圖1所示的閥芯,。閥芯內(nèi)部為中空，由于功能要求,，中空處需要與單向閥配合密封,，閥芯處于高壓工作，這就需要與單向閥的配合處具有較強的抗沖擊性及韌性,，同時為了達到一定的耐磨要求,，許多廠家選擇該種閥芯表面鍍鉻處理，而且要求的鍍層較厚,，但由于鍍鉻工藝本身電流效率低,，因此需要電鍍的時間較長,，滲氫嚴重。
圖1 主控閥閥芯示意 該閥芯材質(zhì)為42CrMo,，調(diào)質(zhì)處理后硬度為32~36HRC,，裝配后要求鍍鉻層厚度0.04~0.06mm。閥芯為液壓挖掘機所用,，額定工作壓力31.3MPa,，而且由于挖掘機的特性，沖擊壓力的峰值可達到60MPa以上,，該閥芯電鍍后沒有去氫脆處理,，因此在挖掘機上使用一段時間后發(fā)生斷裂，如圖2所示,。
圖2 閥芯斷裂 在發(fā)生斷裂后,，對閥芯進行了理化分析，實測閥芯心部硬度為34.5HRC,，并對閥芯電鍍前及電鍍后的截面分別做了金相分析,，如圖3、圖4所示,。通過晶相圖4可以看出,，電鍍后閥芯晶相圖中出現(xiàn)明顯的沿晶斷裂的特征——冰糖狀斷口。
圖3 閥芯電鍍前晶相 
圖4 閥芯電鍍后晶相
四,、去氫脆的措施及預防 去除零件吸附氫氣而產(chǎn)生的氫脆,，一般選擇使用干燥處理，干燥處理一般分為：（1）干燥處理,，最好是在經(jīng)過吸附氫氣工序之后馬上實施，最長不得超過4h,。（2）干燥處理的時間及溫度按附表中要求執(zhí)行,，原則上必須一次處理完成，處理開始后,，不能中斷,，按規(guī)定的時間連續(xù)保持并完成,。（3）鍍層剝離后再次電鍍的情況,，或在電鍍之后又實施其他鍍層的，脆化工序兩次以上的情況,，從最初的工序到實施最終工序后的干燥處理時間在4h以內(nèi)時,，可只實施最終工序后的干燥處理，其他的可以省略,。去氫脆處理的工藝要求 干燥處理的種類 | 適用零件 | 干燥時間/h | 干燥溫度/℃ | 一般干燥處理 | 抗拉強度981N/mm2（或硬度在38HRC）經(jīng)過熱處理的碳素鋼及低合金鋼零件 | ≥3 | 200±15 | 硬度在370HV以上的彈簧鋼（包含琴鋼線,、高碳鋼線及油回火鋼絲）的零件 | ≥3 | 經(jīng)過表面硬化處理（滲碳、氮化等）的鋼零件 | ≥3 | 酸洗,、磷化,、電鍍處理的零件 | ≥3 | 拉伸強度在1236N/mm2（或硬度36HRC)以上熱處理后的馬氏體不銹鋼 | ≥3 | 低溫干燥處理 | 表面硬化處理后，200℃以下溫度回火的鋼零件 | ≥5 | 比回火溫度低20 |
在零件的設計及加工時,，也應提前預防氫脆的產(chǎn)生,，如可適當?shù)貙σ桩a(chǎn)生氫脆的材料在表面處理前進行加熱、噴丸或振動等處理,，使工件上的氫氣得以逸出,，應力得到釋放，減少氫脆現(xiàn)象的產(chǎn)生,；在滿足性能的前提下,，盡量采用滲氫量少的工藝，如表面處理的除油,、除銹等,，可采用化學除油、清洗劑或溶劑除油,；在除銹和氧化皮時,，盡量采用吹砂除銹,，若采用酸洗，需要在酸洗液中添加緩蝕劑等,。
五,、結(jié)束語 一般來說，材料強度越大,，其氫脆敏感性也越大,，除了硬度以外，還應綜合考慮以下幾點：（1）零件的使用安全系數(shù),，安全重要性大的零件,，應加強去氫處理。（2）零件的截面積小的零件,，如細小的彈簧,、較薄片簧等。（3）帶有易產(chǎn)生應力集中的缺口狀零件,。表面處理過程中的氫脆危害極大,，去氫脆要求是技術(shù)人員在設計加工時必須明確的概念，根據(jù)不同的零件及使用的情況采取適當?shù)拇胧?，以達到消除氫脆的目的,。
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