表面處理對(duì)高強(qiáng)度緊固件機(jī)械性能的影響
一般認(rèn)為緊固件的機(jī)械性能與生產(chǎn)緊固件的材料、冷成型加工的參數(shù)設(shè)定和成型方式、熱處理工藝控制及參數(shù)選定有關(guān)，而表面處理對(duì)緊固件的機(jī)械性能的影響不大，只是解決緊固件的外觀或抗腐性能，延長(zhǎng)緊固件使用壽命。而實(shí)際情況并非如此，這是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)理解有偏差，如果采用表面處理的方法不合適或操作不符合工藝參數(shù)要求，將直接影響到緊固件的機(jī)械性能，絕非局限于表面抗腐性能或外觀。下面就下高強(qiáng)度緊固件的表面處理對(duì)其機(jī)械性能的影響做一分析：
一、氧化處理對(duì)高強(qiáng)度緊固件性能的影響
1、問題描述
公司生產(chǎn)了一種材料為ML40Cr、規(guī)格為M22×1.5×120-6g、強(qiáng)度等級(jí)為10.9級(jí)的螺栓，表面為氧化處理，成品發(fā)往用戶。用戶在裝配過程中，按照設(shè)定的預(yù)緊力要求的數(shù)值施擰，結(jié)果在施擰過程中出現(xiàn)了擰不禁因而達(dá)不到預(yù)緊力要求的數(shù)值的情況。
2、產(chǎn)生的原因及防止措施
在施工現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)過對(duì)產(chǎn)品反復(fù)的檢查試驗(yàn)，排除了螺栓、螺母、墊圈表面由于存在溝、麻點(diǎn)、油污等造成產(chǎn)品擰不緊的情況。經(jīng)過與表面磷化處理的同類產(chǎn)品分析與對(duì)比發(fā)現(xiàn)，該批產(chǎn)品擰不緊達(dá)不到預(yù)緊力數(shù)值的問題，就出在表面處理的方式及工藝上。由于氧化層過厚而引起緊固件擰不緊，因而使達(dá)不到預(yù)緊力數(shù)值要求的現(xiàn)象發(fā)生。
產(chǎn)品在堿性氧化處理過程中，溶液中的氧化劑濃度越高，生成氧化膜的速度也越快，而且膜層致密、牢固。如果處理溶液中堿的濃度增加，獲得氧化膜的厚度就增大。反之堿的含量過低，則氧化膜薄脆弱。處理溶液的溫度適當(dāng)升高，可以提高氧化膜致密度。
氧化處理時(shí)間主要根據(jù)工件的含碳量和工件氧化要求來調(diào)整。工件含碳量越高，就越容易氧化，氧化時(shí)間就越短。調(diào)整時(shí)間的長(zhǎng)短和氧化液的濃度高低直接影響工件機(jī)械性能。
帶有殘余應(yīng)力的10.9級(jí)以上高強(qiáng)度緊固件在溶液中進(jìn)行化學(xué)氧化易引起“堿脆”，致使緊固件產(chǎn)品機(jī)械性能得不到正常發(fā)揮。因此，要注意產(chǎn)品堿性氧化處理時(shí)應(yīng)解決“堿脆”問題。
3、結(jié)論
緊固件表面處理的方式，與表面處理的工藝過程有直接的關(guān)系，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按工藝文件規(guī)定的要求執(zhí)行，10.9級(jí)以上高度緊固件，應(yīng)慎用堿性氧化處理工藝。
二、電鍍處理對(duì)高強(qiáng)度緊固件性能的影響
1、問題描述
2009年10月，公司生產(chǎn)了一種性能等級(jí)為10級(jí)、螺母體與墊圈鉚接在一起的組合螺母，表面處理為鍍鋅。該墊圈在用戶裝配時(shí)出現(xiàn)斷裂。
2、產(chǎn)生的原因及防治措施
在現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)墊圈材料、規(guī)格、尺寸及熱處理金相組織觀察，并仔細(xì)研究分析均未發(fā)現(xiàn)異常。究其原因是因?yàn)楫a(chǎn)品在進(jìn)行電鍍表面處理時(shí)消除氫脆不徹底造成的。
緊固件電鍍時(shí)在陰極電解除油、鍍前酸洗及電鍍過程中所產(chǎn)生的原子態(tài)氫很容易被基體金屬吸附，并進(jìn)入金屬內(nèi)部，因此而形成氫脆隱患。當(dāng)氫原子進(jìn)入鋼基體后，在應(yīng)力作用下，會(huì)引起韌性和承載力的降低，使產(chǎn)品發(fā)生斷裂或者突然脆性失效。這就是由氫脆引起的延遲脆性失效或氫應(yīng)力斷裂。有這種現(xiàn)象的產(chǎn)品，通過常規(guī)拉力試驗(yàn)檢查不出其韌性的降低。為了減少緊固件電鍍后的氫脆敏感性，凡抗拉強(qiáng)度≥1050MPa的鋼制緊固件，鍍前準(zhǔn)備應(yīng)避免在堿性或酸性溶液中做陰極處理，鍍覆后都應(yīng)盡快按規(guī)定的工藝要求進(jìn)行消除氫脆處理。
3、結(jié)論
高強(qiáng)度緊固件在選擇電鍍表面處理時(shí)，應(yīng)在技術(shù)文件中規(guī)定并注明及時(shí)進(jìn)行消除氫脆處理。當(dāng)消除氫脆處理不徹底或與熱處理回火脆性重疊時(shí)，易致使高強(qiáng)度緊固件功能喪失，后果非常嚴(yán)重。
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