氫脆問(wèn)題

應(yīng)力易使鋼鐵零件產(chǎn)生裂紋，氫氣也能使鉻后工件產(chǎn)生氫脆，所以，鉻前除應(yīng)力與鉻后除氫十分關(guān)鍵。

1.鉻前除應(yīng)力

金屬工件的表狀況，對(duì)電鍍和其他表面處理的質(zhì)量是密切相關(guān)的。金屬工件要得到合乎質(zhì)量要求的表面覆蓋層，一定要對(duì)它進(jìn)行認(rèn)真的表面準(zhǔn)備工作，這是保證整個(gè)工藝過(guò)程獲得良好的必要條件。鍍前處理工序，主要是除應(yīng)力、除油、浸蝕，但是其中以除應(yīng)力尤為重要。鋼鐵零件鍍前除應(yīng)力與零件表面處理的質(zhì)量是密切相關(guān)的，它既保證金屬鍍層具有夾帶、光滑的良好外觀及鍍層與基體金屬的牢固結(jié)合，又是保證整個(gè)工藝過(guò)程獲得良好效果的必要條件。但是達(dá)到最佳的效果，還要在生產(chǎn)實(shí)踐中經(jīng)過(guò)反復(fù)的科學(xué)試驗(yàn)和論證，才能在實(shí)際生活中達(dá)到實(shí)用性、有效性。

以我們哈量集團(tuán)生產(chǎn)的卡尺150測(cè)尺電鍍前后的實(shí)際情況為例，要經(jīng)過(guò)電鍍的金屬工件在成形或使用時(shí)，由于受模具、型腔裝配關(guān)系的限制，當(dāng)其凝固受到限制外力作用或熱脹冷縮時(shí)，其變形不能有效形成內(nèi)應(yīng)力。鋼鐵材料在冶煉、鍛造成測(cè)尺的同時(shí)，金屬材料的內(nèi)部組織變形，使其內(nèi)部組織的金屬晶格點(diǎn)歪扭，由此產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，使金屬材料的韌性下降而變脆。

內(nèi)應(yīng)力是構(gòu)件內(nèi)部?jī)上噜彶糠种g的相互作用力，構(gòu)件在受外力之前，內(nèi)部各兩相鄰質(zhì)點(diǎn)之間，已經(jīng)存在相互作用的內(nèi)應(yīng)力，使各質(zhì)點(diǎn)之間保持一定的相對(duì)位置，以保持構(gòu)件固有的形狀。構(gòu)件受到外力作用后產(chǎn)生變形，即構(gòu)件內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)之間的相對(duì)位置發(fā)生變化，造成各相鄰質(zhì)點(diǎn)之間相互作用的內(nèi)力發(fā)生變化，這種內(nèi)力隨著外力增加而增加，當(dāng)達(dá)到某種程度就會(huì)造成構(gòu)件的破壞，給工件造成隱患，使工件的力學(xué)性能受到很大削弱。嚴(yán)重時(shí)，即使不受外力作用，其物體本身各質(zhì)點(diǎn)之間依然存在著相互作用的內(nèi)應(yīng)力，在受熱、受壓等情況下，其內(nèi)部組織的晶格點(diǎn)發(fā)生改變，極易造成零件斷裂，以致不能使用。

如果零件鉻前不除應(yīng)力，那么它內(nèi)部存在的應(yīng)力極其容易使鉻層產(chǎn)生裂紋，甚至爆皮。以卡尺的尖角和鉆孔尤為嚴(yán)重，所以，工件在鍍前消除應(yīng)力是是非常重要的一序。除應(yīng)力的最佳溫度通過(guò)我廠對(duì)100件卡尺150測(cè)尺的試驗(yàn)得出如表1數(shù)據(jù)。

表1  應(yīng)力溫度造成裂紋的情況

通過(guò)上述試驗(yàn)可以得出如下結(jié)論：溫度在（40±5）℃效果最佳，且保溫時(shí)間越長(zhǎng)消除應(yīng)力的效果越好。經(jīng)我們反復(fù)試驗(yàn)，保溫時(shí)間不得小于３h。

2.鉻后除氫

金屬工件在電鍍時(shí)，電解液中水分子發(fā)生電離，生成一定量的氫離子，在一定條件下，這些氫離子中的一部分在陰極上得到電子，還原成氫氣，與金屬同時(shí)在陰極上析出或附著在陰極表面上。另一部分則以原子狀態(tài)進(jìn)入鍍層或基體金屬晶格點(diǎn)內(nèi)，會(huì)造成基體金屬的鍍層質(zhì)量上的弊病，當(dāng)原子氫入鍍層和基體金屬的晶格內(nèi)，造成晶格歪扭、變形，由此產(chǎn)生了很大的內(nèi)應(yīng)力，使鍍層和基體金屬的韌性下降而變脆，這就是人們常說(shuō)的氫脆、起泡和針孔。

氫脆有時(shí)會(huì)使工件脆裂或造成脫落，但在大多數(shù)情況下，氫脆在工件外表面上并不顯形，而給工件造成隱患，使工件的力學(xué)性能受到很大削弱，嚴(yán)重時(shí)，往往造成工件斷裂，以致不能使用。

不同金屬的吸氫程度不相同，最大的是鉻鍍層，吸氫量約為鍍層重量的0.45%。其次是鐵族金屬，吸氫量約為鍍層重量的0.1%，鋅的吸氫程度較小, 吸氫量約為鍍層重量的0.001%～0.01%，其他金屬的吸氫程度更小，甚至沒(méi)有。

不同金屬材料對(duì)氫脆的敏感是不同的，高強(qiáng)度鋼及彈性工件對(duì)氫脆最為敏感。因此，這些工件必須在鍍后進(jìn)行驅(qū)氫處理。處理方法一般采用熱處理方法，即在烤箱或油槽中保持一定的溫度和時(shí)間，將氫從工件內(nèi)驅(qū)出。

以我廠150測(cè)尺為例（100件），進(jìn)行除氫試驗(yàn)，得出表2數(shù)據(jù)。

表2  除氫溫度造成裂紋情況

通過(guò)試驗(yàn)，金屬工件通過(guò)除氫處理后，不但防止了工件因氫脆引起的裂紋、斷裂、起泡和針孔等現(xiàn)象，同時(shí)也將工件進(jìn)行了干燥處理，防止鍍層腐蝕產(chǎn)生水跡，產(chǎn)生了一舉兩得的效果。

由此我們可以得出以下結(jié)論：驅(qū)氫效果與處理的溫度和時(shí)間有關(guān)。在保證鍍層不氧化變色的情況下，溫度愈高，時(shí)間愈長(zhǎng)，則驅(qū)氫越徹底。操作條件可以金屬工件的材料和鍍層的材料決定，一般溫度控制在180~200℃內(nèi)，時(shí)間控制在2～４h內(nèi)。對(duì)不能加熱到180~200℃的焊錫件和滲碳工件，可用較低的驅(qū)氫溫度140~160℃，但時(shí)間必須適當(dāng)延長(zhǎng)。對(duì)銅及其銅合金工件可以不進(jìn)行驅(qū)氫處理。但對(duì)我廠Ｔ10Ａ的150測(cè)尺來(lái)說(shuō)，溫度在（200±5）℃時(shí)，保溫２h，效果最佳。