Fragilização por hidrogênio de parafusos de liga de aço (5)
5.5 Use materiais resistentes à corrosão para fazer os parafusos
A maior vantagem de usar materiais resistentes à corrosão para fazer parafusos é que não há necessidade de revestimento, o que evita completamente a ameaça de fragilização por hidrogênio. Em veículos aeroespaciais de países europeus e americanos, um grande número de materiais que não requerem galvanoplastia é usado para fabricar parafusos. Esses materiais incluem:
● Liga à base de ferro A286 (GH2132) com um nível de resistência de 1100MPa;
● wasploy de liga à base de níquel (GH738) com um nível de resistência de 1250MPa;
● Inconnel 718 (GH4169), uma liga à base de níquel com um nível de resistência de 1550MPa;
● Liga de níquel-cobalto MP35N (GH159) com um nível de resistência de 1800MPa;
● Aço inoxidável de endurecimento por precipitação de alta resistência.
Atualmente, as condições domésticas atendem às condições para o uso de materiais resistentes à corrosão na fabricação de parafusos de alta resistência. Os materiais comumente usados para a fabricação de parafusos com resistência à tração de cerca de 1100 MPa são a superliga GH2132 e a liga de titânio TB3, TC4 e assim por diante.
A liga de alta temperatura GH2132 (contraparte estrangeira A286) é uma superliga à base de ferro com excelente resistência à corrosão, desempenho em alta temperatura e desempenho em temperatura ultrabaixa. Possui alta resistência ao escoamento, resistência e resistência à fluência em altas temperaturas de 650 ° C. Após o tratamento térmico, a resistência à tração (sob temperatura normal) é superior a 920 MPa e o alongamento (δ5) não é inferior a 15%. O Instituto de Materiais Aeronáuticos também formulou a especificação especial Q / 6S 1032-1992 "Barras de liga YZGH2132 para fixadores de alta temperatura", que tem uma resistência à tração de até 1100 MPa. Atualmente, este material tem sido amplamente utilizado na indústria aeroespacial para a fabricação de parafusos e porcas autotravantes, não apenas em temperatura ambiente, mas também em alta temperatura (650 ° C) e ultrabaixa (-196 ° C).
A resistência à corrosão das ligas de titânio TB3 e TC4 é muito boa, e a resistência após a solução sólida e o envelhecimento pode chegar a 1100 MPa. Visto que a eletrodeposição não é necessária, a fratura retardada por fragilização por hidrogênio geralmente não ocorre, mas se o conteúdo de hidrogênio for muito alto, isso causará fragilização do material. Atualmente, a liga de titânio como material de parafuso tem sido amplamente utilizada no campo aeroespacial.
A liga de alta temperatura à base de níquel GH738 (correspondente a marcas estrangeiras wasploy) tem alta resistência à corrosão, alta resistência ao escoamento e desempenho à fadiga, sem a necessidade de galvanoplastia. A temperatura de trabalho está acima de 730 ℃. Após o tratamento térmico, a resistência à tração à temperatura ambiente é superior a 1250 MPa. Os materiais em conformidade com Q / 6S 1035-1992 "Barras de liga GH738 para peças de fixação em alta temperatura" foram usados para fabricar porcas de travamento automático de alta temperatura para modelos aeroespaciais.
A liga à base de níquel de alta temperatura GH4169 (correspondente a Inconel 718 no exterior) tem um bom desempenho abrangente em condições de alta e baixa temperatura, a resistência ao escoamento abaixo de 650 ℃ ocupa o primeiro lugar entre todos os tipos de superligas e tem boa resistência à fadiga, resistência à radiação e Resistência à oxidação, resistência à corrosão e bom desempenho de processamento são materiais comumente usados para estruturas de veículos aeroespaciais, bem como materiais comumente usados para a fabricação de fixadores. Depois que a liga passa por um tratamento normal de revolvimento a quente e envelhecimento em solução sólida, a resistência à tração pode atingir mais de 1280 MPa e o alongamento (δ5) pode atingir mais de 15%. Se o processo de deformação a frio apropriado for adicionado, a resistência à tração do material pode ser aumentada para mais de 1550 MPa e o alongamento (δ5) é mais de 8%. A superfície da peça está geralmente pronta para uso após o tratamento de passivação, sem eletrodeposição. O uso da liga GH4169 para fazer parafusos não só pode evitar completamente o problema de fragilização por hidrogênio dos parafusos, mas também resolver a adaptabilidade dos parafusos a ambientes de alta e baixa temperatura. Para tanto, o Instituto de Materiais Aeronáuticos emitiu a norma corporativa Q / 6S 1034-1992 "GH4169 Barras de Liga para Fixação de Peças em Alta Temperatura".
O aço inoxidável endurecido por precipitação é um tipo de aço inoxidável de alta resistência que pode ser reforçado por tratamento térmico. Após o tratamento térmico adequado (incluindo tratamento criogênico), a resistência à tração desse tipo de material pode chegar a mais de 1400 MPa, ou mesmo a mais de 1600 MPa, e também apresenta boa tenacidade. American 17-7PH, 17-5Mo, etc. pertencem a este tipo de material. 0Cr12Mn5Ni4Mo3Al é uma liga de baixo teor de níquel desenvolvida de forma independente por meu país dos anos 1960 a 1970, comumente conhecida como “69111”. A liga é um aço inoxidável semi-austenítico de endurecimento por precipitação com transformação de fase controlada. Sua resistência à corrosão está entre o aço inoxidável austenítico e o aço inoxidável martensítico. Após o tratamento térmico, a resistência à tração pode atingir mais de 1600 MPa, e o alongamento (δ5) Alcançar mais de 14%, e a redução da área (ψ) pode chegar a mais de 50%. Testes preliminares mostram que o aço inoxidável 69111 não só tem alta resistência à tração, mas também tem boas propriedades de plasticidade, tenacidade e fadiga. Pode se tornar um material ideal para a fabricação de parafusos de ultra-alta resistência. Ele foi aprovado como o padrão de parafusos da indústria aeroespacial.
A fratura por fragilização por hidrogênio de materiais metálicos é um processo complexo de mudanças físicas e químicas. Ainda existem muitos problemas que exigem que as pessoas continuem a explorar e estudar. No entanto, contanto que entendamos os mecanismos básicos e as leis da fratura por fragilização por hidrogênio do parafuso e tomemos as precauções necessárias com cuidado, podemos evitar definitivamente a fratura por fragilização do parafuso por hidrogênio e eliminar os riscos ocultos de qualidade do equipamento mecânico.
