Fragilização por hidrogênio de parafusos de liga de aço (2)
3 Materiais, conteúdo de hidrogênio e fratura de fragilização por hidrogênio
3.1 Valor limite de fragilização por hidrogênio de materiais
O material deve conter uma quantidade suficiente de hidrogênio para que as microfissuras no material possam continuar a se expandir e se estender. No entanto, como o teor de hidrogênio está intimamente relacionado aos outros dois elementos, não se pode dizer que a fragilização por hidrogênio ocorrerá após o teor de hidrogênio atingir um determinado valor, nem pode ser dito que a fragilização por hidrogênio não ocorrerá quando o teor de hidrogênio atingir um determinado valor. Em outras palavras, um determinado conteúdo de hidrogênio pode causar a fratura por fragilização por hidrogênio de materiais sensíveis à fragilização por hidrogênio, mas pode causar a fratura por fragilização por hidrogênio de materiais sensíveis à fragilização por hidrogênio. Em outras palavras, o valor limite de fragilização por hidrogênio de diferentes materiais é diferente.
Algumas pessoas acreditam que a fratura por fragilização por hidrogênio ocorrerá quando o teor de hidrogênio no aço atingir 5 ppm a 10 ppm (5 × 10 -6 a 10 × 10 -6), mas na verdade, mesmo se exceder 10 ppm (10 × 10 - 6), pode não ser Fratura por fragilização por hidrogênio deve ocorrer; e a fratura por fragilização por hidrogênio pode ocorrer mesmo se o conteúdo de hidrogênio estiver entre 1 ppm e 2 ppm (1 × 10-6 ～ 2 × 10 -6). Isso ocorre porque o conteúdo de hidrogênio não é o único fator que causa a fratura por fragilização por hidrogênio. Contanto que seja altamente concentrado na área de concentração de tensão sensível ou área de defeito do material, causará pressão suficiente para quebrar o material e a amostragem durante a medição de hidrogênio geralmente não está na área de concentração de pressão ou área de defeito do material do material. Portanto, para materiais de liga de aço,
3.2 Tensão de tração estática final suportada pelo material
A tensão é a força motriz para a expansão e extensão das microfissuras no material e depende da tensão sofrida pelo material. Se o material não estiver sujeito a tensões externas (como um parafuso colocado, mas não carregado), a fratura por fragilização por hidrogênio geralmente não ocorrerá, mesmo para materiais sensíveis com alto teor de hidrogênio. Quanto maior a tensão, mais rápida é a taxa de crescimento das microfissuras e menor é o tempo para que ocorra a fratura retardada. Como o crescimento das microfissuras leva um certo tempo, o estresse deve ser estático ou aplicado lentamente.
A tensão mencionada aqui deve ser tensão de tração, não tensão compressiva, e a tensão gerada por carga estática ou carga aplicada lentamente. Esta tensão de tração inclui não apenas a tensão de tração quando o material é submetido a uma carga externa, mas também a tensão de tração residual gerada pelo material durante a usinagem e o tratamento térmico.
4 Afeta o processo de absorção de hidrogênio e remoção de parafusos de aço de liga
ISO 4042: 1999 "Camada de Galvanoplastia de Fixador", Apêndice A estipula: no tratamento térmico, cementação de gás, limpeza, embalagem, tratamento de fosfatização, galvanoplastia, processo de tratamento autocatalítico e no ambiente de trabalho, devido ao efeito negativo da proteção catódica, ou reação de corrosão, o hidrogênio pode entrar no substrato. Durante o processamento, o hidrogênio também pode entrar, como laminação de roscas, queimadura devido à lubrificação inadequada durante a usinagem e perfuração e processos de soldagem ou brasagem. Percebe-se que em todo o processo de fabricação do parafuso existe a possibilidade de absorção de hidrogênio, ou então existe um processo que afeta a absorção de hidrogênio.
Combinado com o processo de fabricação de parafusos de aço-liga, a principal forma de o hidrogênio entrar na matriz de aço-liga é a galvanoplastia, seguida pela decapagem. Além disso, o principal processo que afeta a absorção de hidrogênio é o tratamento térmico.
a) Galvanoplastia é um dos métodos de tratamento de superfície mais comumente usados para parafusos de aço e também é a principal forma de os parafusos absorverem hidrogênio. O processo de galvanoplastia é um processo de eletrodeposição catódica. Durante a galvanoplastia, o material de revestimento (tome a placa de zinco como exemplo) é usado como ânodo, e a parte galvanizada é usada como cátodo. Sob a ação de uma corrente forte, os íons metálicos de galvanização carregados positivamente (como Zn ++) deixarão a placa de metal do ânodo, se moverão para a peça a ser revestida (como mostrado na Figura 4) e se depositarão na superfície do parte chapeada para formar uma camada de galvanoplastia Bright compacta. Durante a formação da camada depositada, os íons hidrogênio (H +) no banho de ácido também se moverão para o cátodo para serem partes chapeadas sob a ação da corrente. A maioria dos íons de hidrogênio reunidos na superfície do cátodo se combinam para formar moléculas de hidrogênio e transbordam, enquanto uma parte deles penetra no material da matriz sob a forte ação da voltagem. Devido à baixa afinidade entre os átomos de ferro e hidrogênio, o hidrogênio que entra na matriz freqüentemente existe na liga de aço na forma de íons, e está livre no material de acordo com as regras descritas acima.
b) A oxidação química de superfície (comumente conhecida como "azul" ou "preto") em si não causará absorção excessiva de hidrogênio e causará fragilização e rachadura do hidrogênio, mas o "pré-tratamento" da oxidação química geralmente requer decapagem. Se a decapagem não for controlada adequadamente, ela causará fragilização por hidrogênio. A chamada decapagem consiste em mergulhar as peças tratadas termicamente em uma solução de ácido fraco por um determinado período de tempo para remover a incrustação, ferrugem e outras sujeiras causadas pelo tratamento térmico. Durante a decapagem, os íons de hidrogênio e átomos de hidrogênio no ácido fraco também penetram na matriz do material, mas como não há ação da corrente, o hidrogênio que penetra na matriz do material é bastante limitado, o que geralmente não causa fragilização do hidrogênio e fratura . Porém, se o material for extremamente sensível à fragilização por hidrogênio (como aço de ultra-alta resistência e aço para molas), a concentração de ácido no banho é alta e o tempo de imersão é muito longo, muito hidrogênio penetrará na matriz do material , o que causará fragilização por hidrogênio. .
c) O tratamento térmico (geralmente têmpera e revenimento) é realizado em altas temperaturas. Para evitar que a superfície do parafuso oxide durante o tratamento térmico, a proteção da atmosfera é freqüentemente usada. Se a atmosfera protetora contém compostos de hidrogênio (como metanol, metano), ou o meio de extinção contém compostos de hidrogênio, é possível absorver hidrogênio durante o tratamento térmico. A tensão residual do parafuso após o tratamento térmico tem um efeito muito óbvio na fragilização por hidrogênio. Se a tensão residual não for eliminada, o parafuso terá maior probabilidade de absorver hidrogênio e será mais difícil removê-lo.
A remoção do hidrogênio, também conhecida como "impulsionar o hidrogênio", usa a reversibilidade do hidrogênio livre no metal para remover o hidrogênio de materiais sensíveis ao hidrogênio. Ao remover o hidrogênio, os parafusos após a eletrodeposição e antes da passivação são aquecidos a uma determinada temperatura e mantidos por um período de tempo, de modo que o hidrogênio no material se reúna para formar moléculas de hidrogênio e escapar. Fatores que afetam o efeito da remoção do hidrogênio: um é o intervalo de tempo entre a finalização da eletrodeposição e o início da remoção do hidrogênio; a segunda é a temperatura de remoção do hidrogênio; o terceiro é o momento da remoção do hidrogênio. De modo geral, quanto mais oportuna a remoção do hidrogênio após o plaqueamento, quanto maior a temperatura de remoção do hidrogênio e quanto mais longo o tempo de remoção do hidrogênio, melhor o efeito da remoção do hidrogênio.
