Shape

水素脆化の原因と水素脆化を除去するための処理方法

1.水素脆化の定義

水素脆化とは、鋼に溶解した水素が水素分子に重合して応力集中を引き起こし、鋼の強度限界を超え、鋼に小さな亀裂(ホワイトスポットとも呼ばれる)を形成することです。 水素脆化は、主に低合金高張力鋼、ステンレス鋼、弾性部品で発生します。水素脆化の主な原因は表面処理です。電気めっきや窒化などの部品の処理中に発生する水素が金属に浸透し、格子配列が乱れます。 。、歪みを生じさせ、内部応力を増加させ、金属またはコーティングをもろくし、部品を破損させたり、コーティングを脱落させたりします。 このプロセスでは、水素脆化は2つの条件を満たす必要があります。金属の水素含有量が高いことと、特定の外力があることです。

水素脆化によるヒステリシス割れの特性により、部品の使用性能に大きな影響を与え、安全上の問題が大きくなります。 したがって、部品、特に高圧下で動作する油圧部品の設計と処理では、厳密な制御が必要です。

2.水素化脆化処理の適用範囲とプロセス

すべての金属が表面処理中に水素脆化を引き起こすわけではありません。研究データと実践によると、水素脆化は主に部品の表面処理後に次の材料で発生します。

(1)引張強度が981N / mm2を超える(または硬度が38HRCを超える)熱処理された炭素鋼および合金鋼の部品。

(2)370HV以上の硬度のばね鋼(ピアノ線、油焼戻し鋼線、高炭素鋼線を含む)の部品。

(3)引張強度が1236N / mm2以上(または36HRC以上)のマルテンサイト系ステンレス鋼製品に熱処理を施したもの。

現在の処理では、水素脆化を引き起こす可能性のある主なプロセスは、酸洗い、電気めっき、窒化、電気分解です。上記のプロセスで部品の表面を処理すると、水素が生成されて部品に浸透し、水素脆化が発生します。

3.水素脆化のケース分析

油圧製品は一般的に高圧下で作動する必要があり、一部の部品には大きな力がかかります。部品が水素を吸収すると、弱点で破損します。 バルブコアの内側は中空です。機能要件により、中空部分は一方向バルブでシールする必要があります。バルブコアは高圧で作動します。これには、強い耐衝撃性と、対応する部分の強靭さが必要です。一方向弁と同時に、一定の達成のために多くのメーカーがこの種の弁心表面クロムめっき処理を選択し、必要なめっき層は比較的厚いですが、クロムめっきの電流効率が低いためですプロセス自体は、電気めっきと深刻な水素透過に長い時間がかかります。

4.水素脆化の対策と防止

部品への水素の吸着によって引き起こされる水素脆化を除去するために、一般に乾燥プロセスが選択され、乾燥プロセスは一般に次のように分けられます。
(1)一般的な乾燥処理で、乾燥温度は約200℃です。

(2)低温乾燥処理、乾燥温度は180℃以下です。

乾燥方法は以下の通りです。
(1)乾燥処理は、水素吸着プロセスの直後に行うのが最適であり、最長は4時間を超えてはなりません。
(2)乾燥処理の時間と温度は、添付の表の要件に従って実行されます。原則として、処理は一度に完了する必要があります。処理開始後、中断することはできません。継続的に維持されます。所定の時間内に完了しました。
(3)めっき層を剥がした後の再めっきの場合、またはめっき後に別のめっき層を塗布する場合、初期工程から最終工程までの乾燥処理時間で、脆化工程が2倍以上になります。は4時間以内で、最終工程後の乾燥処理のみで、その他は省略できます。

乾燥処理の種類該当部品乾燥時間/h乾燥温度/℃
一般的な乾燥処理熱処理後の引張強度981N / mm2(または硬度38HRC)の炭素鋼および低合金鋼部品≥3200±15
一般的な乾燥処理硬度が370HVを超えるばね鋼の部品(ピアノ鋼線、高炭素鋼線、油焼き鋼線を含む)≥3200±15
一般的な乾燥処理表面硬化処理(浸炭、窒化など)を施した鋼部品≥3200±15
一般的な乾燥処理酸洗い、リン酸塩処理、電気めっき部品≥3200±15
一般的な乾燥処理熱処理後の引張強度が1236N / mm2(または硬度36HRC)を超えるマルテンサイト系ステンレス鋼≥3200±15
低温乾燥処理表面硬化処理後、鋼部品を200℃以下に焼き戻し≥5焼戻し温度より20低い

部品の設計・加工においても、水素脆化を事前に防止する必要があります。例えば、水素脆化しやすい材料は、表面処理前に適切に加熱、ショットピーニング、振動させることで、ワーク上の水素を逃がすことができます。 、応力が解放され、水素脆化が低減されます。性能を満たすことを前提として、表面処理脱脂、錆除去など、水素透過の少ないプロセスを使用してみてください。化学脱脂、洗浄剤、または溶媒を使用できます。油の除去に使用:錆やスケールを除去するときは、サンドブローを使用して錆を可能な限り除去します。ピクルスを使用する場合は、ピクルス溶液に腐食防止剤を追加する必要があります。

5.結論

一般的に、材料の強度が高いほど、水素脆化に対する感度が高くなります。硬度に加えて、次の点を包括的に考慮する必要があります。

(1)部品の安全率を使用します。安全性の重要性が高い部品については、水素除去処理を強化する必要があります。
(2)小さなばね、薄いばねなど、断面積が小さい部品。
(3)応力集中しやすい切り欠き部分がある。
表面処理工程での水素脆化は非常に有害です。水素脆化の要件は、技術者が設計および処理する際に行う必要のある明確な概念です。水素脆化をなくすという目標を達成するには、さまざまな部品や使用条件に応じて適切な対策を講じる必要があります。

見積もりを依頼したり、詳細な相談をしたい場合は、
お問い合わせフォームをご利用ください。

機械自動化、半導体、自動車、医療機器向けの精密部品・金型の研究開発・製造を行うメーカー。