合金鋼ボルトの水素脆化（2）
3材料、水素含有量および水素脆化破壊
3.1材料の水素脆化のしきい値
材料のマイクロクラックが膨張および拡張し続けることができるように、材料には十分な量の水素が含まれている必要があります。ただし、水素含有量は他の2つの元素と密接に関連しているため、水素含有量が一定値に達した後に水素脆化が発生するとは言えず、水素含有量が特定の値。言い換えると、特定の水素含有量は、高水素脆化感受性材料の水素脆化破壊を引き起こす可能性がありますが、低水素脆化感受性材料の水素脆化破壊を引き起こす可能性があります。言い換えれば、異なる材料の水素脆化のしきい値は異なります。
鋼の水素含有量が5ppm〜10 ppm（5×10-6〜10×10 -6）に達すると水素脆化破壊が発生すると考える人もいますが、実際には10 ppm（10×10- 6）、それは水素脆化破壊が発生しなければならないということではないかもしれません。また、水素含有量が1 ppm〜2 ppm（1×10-6〜2×10-6）であっても、水素脆化破壊が発生する場合があります。これは、水素脆化破壊を引き起こす要因は水素含有量だけではないためです。敏感な応力集中領域または材料欠陥領域に高度に集中している限り、材料を破壊するのに十分な圧力が発生し、水素測定中のサンプリングは通常、材料の圧力集中領域または材料欠陥領域にはありません。したがって、合金鋼材料の場合、
3.2材料が負担する極限静的引張応力
応力は、材料の微小亀裂の膨張と伸長の推進力であり、材料が受ける応力に依存します。材料に外部応力がかからない場合（ボルトが配置されているが荷重がかかっていないなど）、水素含有量の高い敏感な材料でも、水素脆化破壊は一般に発生しません。応力が大きいほど、微小亀裂の成長速度が速くなり、遅延破壊が発生する時間が短くなります。マイクロクラックの成長には一定の時間がかかるため、応力は静的であるか、ゆっくりと加えられる必要があります。
ここで言及する応力は、圧縮応力ではなく引張応力、および静的荷重またはゆっくりと加えられた荷重によって生成される応力でなければなりません。この引張応力には、材料に外部荷重が加えられたときの引張応力だけでなく、機械加工および熱処理中に材料によって生成される残留引張応力も含まれます。
4水素吸収と合金鋼ボルトの取り外しのプロセスに影響を与えます
ISO 4042：1999「ファスナー電気めっき層」付録Aは、次のように規定しています。熱処理、ガス浸炭、洗浄、包装、リン酸塩処理、電気めっき、自己触媒処理プロセス、および作業環境で、陰極防食の悪影響による。腐食反応により、水素が基板に入る可能性があります。処理中に、ねじ山の圧延、機械加工および穴あけ中の不適切な潤滑による焼け焦げ、溶接またはろう付けプロセスなどの水素も入る可能性があります。ボルト製造の全工程において、水素吸収の可能性があるか、水素吸収に影響を与える工程があることがわかります。
合金鋼ボルトの製造プロセスと組み合わせると、水素が合金鋼マトリックスに入る主な方法は、電気めっきとそれに続く酸洗いです。さらに、水素吸収に影響を与える主なプロセスは熱処理です。
a）電気めっきは、鋼製ボルトに最も一般的に使用されている表面処理方法の1つであり、ボルトが水素を吸収するための主要な方法でもあります。電気めっきプロセスは、陰極電着のプロセスです。電気めっきでは、陽極としてコーティング材（亜鉛板を例）を使用し、陰極としてめっき部分を使用します。強い電流の作用下で、正に帯電しためっき金属イオン（Zn ++など）は陽極金属板を離れ、めっきされる部分に移動し（図4を参照）、表面に堆積します。コンパクトなブライト電気めっき層を形成するためのめっき部品。堆積層を形成している間、酸浴中の水素イオン（H +）も陰極に移動し、電流の作用下でめっき部品になります。カソードの表面に集まった水素イオンの大部分は結合して水素分子を形成し、オーバーフローしますが、それらの一部は電圧の強い作用の下でマトリックス材料に浸透します。鉄原子と水素の間の親和性が低いため、マトリックスに入る水素は、合金鋼にイオンの形で存在することが多く、上記の規則に従って材料中に遊離しています。
b）表面の化学酸化（一般に「青」または「黒」として知られている）自体は、過度の水素吸収を引き起こさず、水素脆化および亀裂を引き起こしませんが、化学酸化の「前処理」には一般にピクルスが必要です。酸洗いが適切に制御されていないと、水素脆化を引き起こします。いわゆる酸洗いとは、熱処理した部品を弱酸溶液に一定時間浸し、熱処理によるスケールや錆などの汚れを取り除くことです。ピッキング中、弱酸中の水素イオンと水素原子も材料マトリックスに浸透しますが、電流作用がないため、材料マトリックスに浸透する水素は非常に制限されており、一般に水素脆化や破壊を引き起こしません。 。しかしながら、材料が水素脆化に非常に敏感である場合（超高張力鋼やばね鋼など）、浴中の酸濃度が高く、浸漬時間が長すぎると、大量の水素が材料マトリックスに浸透します。 、水素脆化を引き起こします。。
c）熱処理（通常は焼入れ焼戻し）は高温で行われます。熱処理中にボルトの表面が酸化するのを防ぐために、大気保護がよく使用されます。保護雰囲気に水素化合物（メタノール、メタンなど）が含まれている場合、または急冷媒体に水素化合物が含まれている場合、熱処理中に水素を吸収する可能性があります。熱処理後のボルトの残留応力は、水素脆化に非常に明白な影響を及ぼします。残留応力が除去されない場合、ボルトは水素を吸収する可能性が高くなり、水素を除去するのがより困難になります。
「駆動水素」としても知られる水素除去は、金属中の水素を含まない可逆性を使用して、水素に敏感な材料から水素を除去します。水素を除去する場合、電気めっき後、不動態化前のボルトを一定の温度に加熱して一定時間保持することで、材料中の水素が集まって水素分子を形成し、逃げます。水素除去の効果に影響を与える要因：1つは、電気めっきの完了から水素の除去の開始までの時間間隔です。2番目は水素除去の温度です。3番目は水素除去の時間です。一般的に、めっき後の水素除去がタイムリーであるほど、水素除去温度が高くなり、水素除去時間が長くなるほど、水素除去効果が高くなります。
