合金鋼ボルトの水素脆化（5）
5.5ボルトの製造には耐食性材料を使用してください
耐食性材料を使用してボルトを作成する最大の利点は、メッキの必要がないことです。これにより、水素脆化の脅威が完全に回避されます。欧米諸国の航空宇宙機では、ボルトの製造に電気めっきを必要としない材料が多数使用されています。これらの資料には次のものが含まれます。
●強度レベル1100MPaの鉄基合金A286（GH2132）。
●強度レベルが1250MPaのニッケルベースの合金ワスプロイ（GH738）。
●Inconnel718（GH4169）、強度レベル1550MPaのニッケルベースの合金。
●強度レベル1800MPaのニッケル-コバルト合金MP35N（GH159）。
●超高強度析出硬化ステンレス鋼。
現在、国内の条件は、耐食性材料を使用して高強度ボルトを製造するための条件を満たしています。引張強度が約1100MPaのボルトを製造するために一般的に使用される材料は、超合金GH2132およびチタン合金TB3、TC4などです。
高温合金GH2132（外国の対応物A286）は、優れた耐食性、高温性能、および超低温性能を備えた鉄ベースの超合金です。650℃の高温で高い降伏強度、耐久強度、クリープ強度を備えています。熱処理後の引張強度（常温下）は920MPa以上、伸び（δ5）は15％以上です。航空材料研究所はまた、最大1100MPaの引張強度を持つ特別仕様Q / 6S1032-1992「高温ファスナー用YZGH2132合金ロッド」を策定しました。現在、この材料は、室温だけでなく、高温（650°C）および超低温（-196°C）でもボルトやセルフロックナットを製造するために航空宇宙産業で広く使用されています。
チタン合金TB3およびTC4の耐食性は非常に良好であり、固溶体および時効後の強度は1100MPaに達する可能性があります。電気めっきが不要なため、一般に水素脆化破壊の遅延は発生しませんが、水素含有量が多すぎると材料の脆化を引き起こします。現在、ボルト材料としてのチタン合金は、航空宇宙分野で広く使用されています。
ニッケル基の高温合金GH738（外国ブランドのワスプロイに対応）は、電気めっきを必要とせずに、高い耐食性、高い降伏強度、および疲労性能を備えています。使用温度は730℃以上です。熱処理後、室温での引張強度は1250MPaを超えます。Q / 6S 1035-1992「高温固定部品用GH738合金バー」に準拠した材料を使用して、航空宇宙モデル用の高温セルフロックナットを製造しています。
高温ニッケル合金GH4169（海外のインコネル718に対応）は、高温および低温条件下で優れた総合性能を発揮し、650℃以下の降伏強度はあらゆる種類の超合金の中で第1位であり、優れた耐疲労性、耐放射線性、耐酸化性、耐食性、および優れた加工性能は、航空宇宙車両構造に一般的に使用される材料、およびファスナーの製造に一般的に使用される材料です。合金が通常の熱アプセットと固溶体時効処理を受けた後、引張強度は1280MPa以上に達する可能性があり、伸び（δ5）は15％以上に達する可能性があります。適切な冷間変形プロセスを追加すると、材料の引張強度を1550MPa以上に上げることができ、伸び（δ5）は8％以上になります。部品の表面は、通常、電気めっきなしで不動態化処理後に使用できる状態になっています。GH4169合金を使用してボルトを作成すると、ボルトの水素脆化の問題を完全に回避できるだけでなく、高温および低温環境へのボルトの適応性も解決できます。この目的のために、航空材料研究所は、企業標準Q / 6S1034-1992「高温締結部品用GH4169合金バー」を発行しました。
析出硬化ステンレス鋼は、熱処理によって強化できる高強度ステンレス鋼の一種です。適切な熱処理（極低温処理を含む）後、このタイプの材料の引張強度は1400 MPa以上、さらには1600 MPa以上に達する可能性があり、非常に優れた靭性も備えています。アメリカの17-7PH、17-5Moなどはこのタイプの素材に属します。0Cr12Mn5Ni4Mo3Alは、1960年代から1970年代にかけて私の国が独自に開発した低ニッケル合金で、一般に「69111」として知られています。この合金は、相変態が制御されたセミオーステナイト析出硬化ステンレス鋼です。その耐食性は、オーステナイト系ステンレス鋼とマルテンサイト系ステンレス鋼の間にあります。熱処理後、引張強度は1600MPa以上に達し、伸び（δ5）は14％以上に達します。面積収縮率（ψ）は50％を超える可能性があります。予備試験では、ステンレス鋼69111は引張強度が高いだけでなく、優れた塑性、靭性、疲労特性を備えていることが示されています。超高力ボルトの製造に最適な素材となる可能性があります。航空宇宙産業のボルト規格として承認されています。
金属材料の水素脆化破壊は、物理的および化学的変化の複雑なプロセスです。人々が探求し、研究し続けることを必要とする多くの問題がまだあります。ただし、ボルト水素脆化破壊の基本的なメカニズムと法則を理解し、必要な予防措置を講じる限り、ボルト水素脆化破壊を確実に防止し、機械装置の隠れた品質上の危険を排除することができます。
