气体渗碳淬火件中的氢脆问题

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1、气体渗碳淬火件中的氢脆问题李志义1，2，李晓澎1，2（1.重庆义扬机电设备有限公司,重庆400039;2.重庆长江工业炉公司,重庆401329)前言：当我们去有关兄弟工厂和学术交流的时候，不少同志询问我们关于气体淬火件中的氢脆问题，由于在重庆296厂主持兵器用结构钢在表面处理过程中氢脆和应力腐蚀断裂的研究该项目由重庆296厂李志义、姜相荣、袁纪良，包头52所王来生、王明美、厉小东等高工、清华大学顾家琳教授、中科院沈阳金属研究所王毓麟研究员和杜金山高工共同完成，首创145℃高温浓碱介质中悬臂弯曲试验，系统地测试了十种钢在不同表面处理方法及不同工艺规范下材料的缺口强度

2、和应力腐蚀门槛应力强度因子，同时测定上述钢的氢行为，包括吸氢量、氢扩散系数、氢逸出规律、电化学特性、检测氢与某些元素的交互作用，宏观和微观断口分析等），经7312个试样8年研究获部级二等奖，该项技术属国内首例，对于机械行业产品失效分析具有重要的指导作用。对有关渗碳淬火件的氢脆总是也只有一览而已……。如今退修13年了，也没有精力并综述并深入研究。为此将我们的研究体会交流给大家，望大家能有收获。1、氢进入金属中二大性能：氢脆和氢塑，在一定条件下，氢进入金属中使塑性增加称氢塑，反之为氢脆。低温氢塑是苏联人65年发现，他们在研究液氢使用于空间运载火箭燃料和原子能核裂变冷却

3、液的前期工程中研究在-200℃以下时，载氢体金属材料出现氢塑现象。高温氢塑于70年美国人研究Ti合金时发现并发表在杂志上。实际上苏联人早几年前研究Ti合金用于超音速3倍以上的飞机上，已用于实践，只因军事秘密没有对外公布而已……。在常温下金属中的氢只表现为氢脆现象2、气体渗碳淬火件在目前条件，在气体渗碳中还没有不渗氢的渗碳方法……。因此渗碳过程中必然伴随有渗氢的过程……。2.1在高温气体渗碳中伴随有渗氢的过程，进氢量与工艺有关。一般讲：周围环境氢含量越高，越易进氢，这就解释了为什么同一型号钢种同一有效硬化层深条件下在吸热或气氛中通氨的C-N共渗比不通氨的单一渗碳、渗

4、氢量高。2.2进氢量与化学成份的关系祥见[1]2.2.1增加氢脆敏感性的元素：硼、磷、硫、铝、镍2.2.2减少氢脆敏感性的元素：铈和其它稀土元素（1）他们的吸氢作用，防止了白点的形成（2）添加镧能净化其它的普通残质，La2O2S,La2Sn,LaP。使晶界净化，使回火脆性的杂质不易向晶界偏聚形成稳定的氢陷阱或稳定的氢化物，使氢不易向应力方向迁移和扩散，减少在应力作用下的氢的偏聚能力，而降低了氢脆性。（3）促进回火脆性的杂质元素均是促进氢脆的元素。2.3总的结果由于各位学者在研究合金元素对钢的氢脆和应力腐蚀断裂的影响时，试验的条件、材料的成份，组织状态、应力分布、各

5、元素交互作用、微量元素添加量的多少等因素的不同。有些看法似乎是相互矛盾的，因而这个问题比较复杂。一般认为：周期表V、V1族元素[4]、S、P、As、Se、Te、Bi、Sb、Zn杂质元素起催化作用[3-7]，Nb、Zr、Ti、V、Mg易形成稳定氢化物[4]。在氢含量较小时，能起着固定氢而防止氢的迁移或扩散，因而对氢脆的影响较好。Fe 、Mn、W、Mo的氢化物不稳定。在氢含量较小时，开始起着固定氢而防止氢的迁移或扩散，一旦材料在受力状态下，Fe 、Mn、W、Mo所形成的不稳定氢化物分解，氢向应力方向迁移或扩散，使氢脆敏感性增加。作者简介：李志义（1938.2.1）男，

6、江苏泰州人，汉族，1962年哈工大毕业，1992年由22个一级学会联合召开的“全国机电装备失效分析预测防战略研讨会”授予全国先进失效分析专家称号，获国家发明专利一项又授理一项，获兵器部二、三等奖，已发表论文10多篇。著有：结构钢在表面处理过程中的氢脆和应力腐蚀断裂[M]。联系电话：13002366762E－mail：info@yiyangjd.com公司网址：www.yiyangjd.com微量的Zr在晶粒度相同的条件下，有提高合金抗氢致开裂的能力[8]。7公司地址：重庆渝中区长江二路77号万友康年国际公寓B1-3-8公司网址：www.yiyangjd.com联系

7、电话：023-8666915586521896E-mail：info@yiyangjd.com7公司地址：重庆渝中区长江二路77号万友康年国际公寓B1-3-8公司网址：www.yiyangjd.com联系电话：023-8666915586521896E-mail：info@yiyangjd.com1、原材料的适量控制：使同一总体含氢量相同时，由于氢偏聚，使得局部氢含量远远大于总体平均氢含量，使氢脆加重。3.1世界第一品牌德国SEW减速器公司，原材料的订货：要求氢含量≤2PPm氧含量≤20PPm夹杂物：氧化物≤1级，硫化物≤1级，而我们兵器用的枪炮钢，氧化物≤1.5

8、级，硫化物