Hidrojen kırılganlığı, yüksek-mukavemetli çeliğin tipik bir gevrek kırılma modudur. Çelik matris içerisine giren serbest hidrojen atomları iç kusurlarda, tane sınırlarında ve gerilim yoğunlaşma bölgelerinde birikerek yerel iç gerilimde keskin bir artışa neden olur. Hidrojen-indüklediği yoğun gerilim çeliğin yerel dayanım sınırını aştığında, malzemenin içinde geri dönüşü olmayan mikro çatlaklar başlar. Cıvata şekillendirme ve servis sonrasında, iç artık gerilim ile dış çalışma geriliminin birleştirme etkisi altında, bu mikro çatlaklar yayılmaya devam eder ve sonunda ani gevrek kırılmaya yol açar.
Hidrojenin kırılganlaşması geri döndürülemez. İşlem sonrası-tedavi ile ortadan kaldırılmak yerine, yalnızca süreç ve çalışma koşulu kontrolü yoluyla önlenebilir. Bu nedenle, hidrojen gevrekleşmesi kırılmasını tetikleyen faktörlerin net bir şekilde anlaşılması, bu tür arızalardan temel olarak kaçınmak için esastır. Alaşımlı çelik cıvatalardaki hidrojen gevrekleşmesinin ana nedenleri arasında asitleme sırasında hidrojen nüfuzu, eritme sırasında kalan hidrojen, hizmet ortamlarından hidrojen emilimi ve hidrojen-indüklü gecikmeli gevrek kırılma yer alır.
1. Asitleme İşlemleri Sırasında Hidrojen Penetrasyon
-Dekapaj, fosfatlama, sabunlaştırma ve elektrokaplama gibi ön arıtma prosedürleri, cıvata üretimi sırasında hidrojen girişinin ana kaynaklarıdır. Bu işlemler arasında asitleme ve fosfatlama, en önemli hidrojen oluşumunu ve hidrojen penetrasyon davranışını sunar. Fosfatlama işlemi sırasında asidik ortam, çelikteki demir ve karbon yapıları arasında çok sayıda mikro galvanik hücre oluşturur. Anotta iş parçası yüzeyinde yoğun bir fosfat filmi oluşurken, katotta şiddetli hidrojen oluşumu reaksiyonları meydana gelerek çok sayıda aktif hidrojen atomu oluşur.
Yeni üretilen hidrojen atomları küçük hacimli ve yüksek aktiviteli olup, çelik yüzeyine kolayca nüfuz etmelerini ve matrisin içinde kalmalarını sağlar. Üretim sırasında proses hidrojen nüfuzu, hidrojen kırılganlığının kırılmasının başlıca nedenidir.alaşımlı çelik cıvatalar.
2. Eritme Sırasında Eksik Hidrojen Giderimi
Alaşımlı çeliğin eritilmesi sırasında, ham maddeler, fırın gazı ve soğutma ortamı tarafından eser miktarda hidrojen verilir. Eritme sıcaklığı, fırın ortamı, gaz giderme prosesleri ve proses kontrolü ile kısıtlanan erimiş çelikteki hidrojen atomları tamamen giderilemez ve çelik matrisinde belirli bir miktarda artık hidrojen kalır.
Artık hidrojen, çelik tane sınırlarının bağlanma gücünü azaltır ve yapısal kırılganlığı artırır. Sonraki ısıl işlem, soğuk şişirme ve servis yüklemesi sırasında mikro çatlakların başlamasını ve yayılmasını hızlandırır ve hidrojen gevrekleşmesi kırılması riskini önemli ölçüde artırır.
3. Dış Hizmet Ortamlarından Hidrojen Emilimi
Cıvatalar uzun süreli nemli, yağmurlu veya aşındırıcı ortamlarda-kullanıldığında, cıvata yüzeyinde nem ve aşındırıcı ortamın tetiklediği elektrokimyasal reaksiyonlar meydana gelir. Bu reaksiyonlar sürekli olarak cıvata matrisine nüfuz eden aktif hidrojen atomları üretir.
Yağmurlu, yüksek-nemli ve yoğun tuzlu sis ortamlarında cıvatalar, daha yüksek hidrojen birikimiyle hidrojeni daha hızlı emer ve bu da kuru çalışma koşullarına kıyasla çok daha yüksek hidrojen kırılganlığı kırılması olasılığına yol açar.
4. Hidrojen- Kaynaklı Gecikmeli Gevrek Kırılma
Bu, hidrojen gevrekleşmesinin temel başarısızlık modudur. Cıvata matrisinin içindeki serbest artık hidrojen, artık ön yük geriliminin ve alternatif çalışma yükünün birleşik etkisi altında gerilim yoğunlaşma bölgelerinde sürekli olarak birikir. Hidrojen zenginleştirme, malzemenin kırılma dayanıklılığını büyük ölçüde azaltır ve doğal mikro çatlakların yavaş yayılmasını teşvik eder, sonuçta belirgin başarısızlık öncesi belirtiler olmaksızın gecikmiş gevrek kırılmaya neden olur. Tipik bir düşük-stresli ani arıza modudur.
Hidrojen Kırılganlığını Önleyici Önlemler
Hidrojen kırılganlığıcıvatalaresas olarak önlemeye dayanır. Fiili üretim ve uygulamada, cıvata mukavemet derecelerine ve servis koşullarına göre düşük-hidrojen-hassasiyetli hammaddeler seçilecektir. Isıl işlem, dekapaj, fosfatlama ve elektrokaplama gibi temel süreçler, katı hidrojen giderme işlemi ve tam-süreç kalite kontrolüyle birlikte optimize edilmelidir. Hammadde seçimi, üretim, yüzey işlemi, montaj ve işletimi kapsayan kapsamlı önleme tedbirleri, hidrojen gevrekleşmesi risklerini etkili bir şekilde ortadan kaldırabilir.
