測試點 6 8 1 3 5 2 內爐室
外門
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我們有對外提供熱 處理爐和烘烤爐的 溫度校驗服務
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2014/6/13
Q-Lab., Inc.

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氫脆化消除 - 烘烤時間
開始計時
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Q-Lab., Inc.

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氫脆化消除 - 烘烤時間
ASTM F1941 電鍍鋅
高抗拉強度材料 : 熱處理或表面硬化後具有40HRC或以上的硬度的 緊固件以及有組合華司之緊固件，在電鍍後應實施烘烤以降低氫脆 的危險。除非採購者有其它規定，否則最大硬度規定在40HRC以下 的緊固件可以不強制實施烘烤。典型的烘烤時間是8小時應由使用者 和製造者同意. 烘烤時間介於2 - 24小時和350 - 4500F 烘烤時機:緊固件必須在電鍍後4小時內被烘烤，最好在1小時開始烘 烤。必須在鉻酸鹽處理之前施以烘烤以消除氫脆化，因為實施烘烤 時如果溫度在150OF(66OC)以上鉻酸膜將會被破壞，使得原披覆無效。
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產品條件 – 各規範的要求
ASTM B633 電鍍鋅
高抗拉強度材料 : 除非有特別規定，否則具有1700 MPa(245ksi)以 上高抗拉強度的鋼件不宜電鍍。 氫脆消除－電鍍後的零件具有1200MPa（174ksi）以上的抗拉強度 時，在電鍍後4小時內，應將零件置於至少190C和烘烤3小時以上， 以消除氫脆。
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華司的氫脆測試方法
ASME B18.2.1, ISO 15330
1. 準備一組相同規格的螺栓, 螺帽和數片平行墊片。平 行墊片的硬度應比被測試彈簧華司實際的硬度還高。 2. 把彈簧華司置入與華司公稱直徑相同規格的螺栓中。 在華司之間應以未表面處理的平行墊片隔開。錐形彈 簧華司可如圖示以成對的方式組裝再將其鎖緊至一足 夠造成彈簧華司平坦的負荷。 3. 測試時間應最少持續48小時以上。最少每 24 小時必 須被再鎖緊至原先鎖緊的扭力。如果鎖緊扭力損失超 過原鎖緊扭力的50%以上，必須再重新測試。 4. 測試後, 在無增大倍率的狀態下檢查。華司應無任何 可目視的裂痕或破裂。 5. 參考測試 :當測試期間華司產生破裂，有些不一定是 由電鍍過程所產生的氫脆。可以試著使用未電鍍的華 司來進行參考測試，以進一步評估引起破裂的原因。
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氫脆化測試
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氫脆化測試的原理
測試 3 步驟
對零件施加負荷以偵測零件所能承受的最大值 : 在 一適當的固定裝置下(儘可能模擬預期的應用)，分 別對零件施加到破壞(或降伏)，以得到其極限(或 降伏)扭力或拉伸應力。 決定所需要測試的“值” : 以極限扭力或拉伸應力 的某個百分比(例如80%)，在相同的固定裝置下， 來對零件施加負荷。 在負荷下維持一定的時間 : 決定保持此負荷(鎖緊 扭力或拉伸應力)的時間長度(通常是24, 48, 或72 小時)。
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氫脆化測試 – SAE USCAR-7
固定裝置的方法
自攻螺絲可以在測試板的孔中預先攻入螺紋以達到實現螺 絲失敗的目的(來代替螺紋打滑)。 螺絲被測試時，如果使用螺帽來作為測試組件的一部分， 可以把扭力施加於螺絲的頭部或螺帽上。 平面和圓錐型華司，可以在有加大尺寸的間隙孔的固定裝 置上進行預先組裝或鬆開來測試，因為華司反向所以在击 的表面會引起高拉伸應力。華司要在到相當於華司最小外 部直徑的 80% 的孔徑上方來施加負荷。用來對華司施加負 荷的裝置或螺栓六角形的尺寸應不能大於 1.5 倍的華司內 徑。 5 個華司必須被施加負荷到材料的降伏強度。以 80% 的 測試平均負荷來作為消除脆性測試的測試負荷。
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氫脆化測試 – SAE USCAR-7
具有螺紋的零件
隨機的由批中選擇最少 5 個零件用來評估以建立測試所需 施加的應力或扭力。 在測試固定裝置上施加扭力於測試零件上，直到零件產生 極限的破斷。記錄這 5 個樣品的每個最大扭力值。 求出這 5 個樣品的扭力平均值。 以80%的平均扭力值在相同的測試固定裝置上實施鎖緊。 維持鎖緊24小時後鬆開檢查是否產生任何的失敗，若失敗 即終止測試和整批予以拒收。如果沒有產生失敗，繼續的 維持此零件在負荷下及再增加24小時，之後再鬆開檢查是 否產生任何的失敗。 如果有一個或多個樣品發生裂開或斷裂，全批應被拒收和 報廢(不允許這些零件再次重工)。
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氫脆化測試 – SAE USCAR-7
固定裝置的方法
螺絲可以裝置在 4o 的墊楔板中以代表在最壞的組裝條件下 測試。 在螺絲和墊楔板中可以插入一平華司以消除因承受面形狀 對扭力的影響。華司的孔徑應不可大於螺絲外徑的 0.04”(1.0mm)。華司的外徑應等於或大於所測試螺絲的 最大击緣直徑。 大尺寸的螺紋緊固件在建立測試扭力時可以加些潤滑油以 降低失敗的扭力要求。如果使用潤滑油時，也必須把這個 相同的潤滑油應用於後續的整個測試件中。 內驅動型螺絲可能會因為孔穴或 Bit 工具滑掉或失效而無 法被扭轉到失敗，此時可以使用 Bit 工具滑掉或失敗時的 平均扭力的80%來測試。以當作此螺絲氫脆測試的扭力。
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表面處理過程 - SAE USCAR-5 的要求
適用條件：熱處理或冷加工到(心部或表面)硬度大於 353 HV 以上者。 熱處理前的清潔：熱處理前必須移除零件表面上的磷酸鹽潤滑劑殘留 和有害的污染物質。 酸洗：進行酸洗時，應使零件在酸洗池的時間局限於 10 分鐘以下。 上油處理：酸洗後上油處理的零件應以115 ± 5 °C的溫度和最少 1 小 時的烘烤除氫後再實施上油處理。 磷酸鹽處理：零件在經過酸洗後/磷酸鹽處理前的48小時內應以115 ± 5 °C的溫度和最少 1 小時的烘烤除氫後再實施磷酸鹽處理。 機械鍍鋅：零件在經過酸洗後/機械鍍鋅前的48小時內應以115 ± 5 °C 的溫度和最少 1 小時的烘烤除氫後再實施機械鍍鋅處理。 電鍍：硬度大於 353 HV 以上的零件於電鍍後(鉻酸處理前)1小時內應 以200 °C的溫度和最少 4 小時的時間烘烤除氫。 電鍍：硬度大於 390 HV 以上的零件於電鍍後(鉻酸處理前)1小時內應 以200 °C的溫度和最少 8 小時的時間烘烤除氫。 電鍍：經回火或應力消除在200 °C以下的硬化零件，於實施電鍍後應 以115 ± 5 °C的溫度和最少 8 小時的時間烘烤除氫。
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氫脆化消除
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氫脆化消除 - 烘烤
烘烤 : 烘烤主要是將陷入或聚集在材料內部表面的 氫排出, 避免侵入造成永久性缺陷
時機 : 實施處理後的1小時內(電鍍需於鉻酸處理 前), 放置太久可能無法使內部微組織回復 時間 : 由零件心部已經到達的溫度開始計時 溫度 : 最高溫度應考量塗層材料以及基材的種類和 以不超過其原始回火溫度為原則(例如錫)
緊固件的氫脆化介紹
課程大綱 • 氫脆的觀念和產生氫脆化的 主要因素 • 氫脆化消除的一些觀念 • 氫脆化的測試原理和測試方法
吳三發
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氫脆化的觀念
氫脆是“氫+脆” 氫脆是氫原子的侵入,殘留或聚積 氫脆會造成材料組織的粒界破壞 氫脆是延遲性的破壞 以機械特性(硬度,拉力)無法測出
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產品條件 – 各規範的要求
ISO 4042 電鍍
硬度高於320HV , 應實施氫脆測試 硬度超過365HV , 應制定程序管理風險 硬度大於385HV或等級12.9以上時不適用酸洗
ASME B18.21.1 防鬆華司
氫脆
淬火裂痕
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產生氫脆化的共同因素
氫脆是在3種條件下的交互作用所產生之結果 產品條件:高抗拉強度或高硬度(包含表面硬化 例如 : 熱處理,滲碳或冷加工硬化) 表面處理過程:會吸收氫氣的場合如:酸洗、磷 酸鹽處理、電鍍、大氣的侵入(廣義) 應力:在抗拉應力作用下顯現
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氫脆化測試前的一些重要觀念
1. 使用依各規範所要求的適當固定裝置和配合件, 儘可能模擬預 期的應用。在決定測試值時所使用的裝置和配合件，也必須把 相同配備條件施加於後續的測試中，以得到預期的相同負荷。 2. 決定緊固件的極限破裂時，若無特別指定時, 可行的話必須測 試至破斷。 3. 頭型或內驅動型螺絲可能會因為孔穴或 Bit 工具滑掉或失效致 無法被扭轉到失敗，此時可以使用 Bit 工具滑掉或失效時的平 均扭力的一定比率來作為氫脆測試的鎖緊扭力。 4. 緊固件於氫脆測試前可以予以潤滑以增進測試的可靠度(可達 到更均勻的扭力值)。但如果使用潤滑劑時，也必須把這個相 同的潤滑劑應用於後續的整個測試過程中。 5. 參考測試 :當測試期間緊固件產生破裂，有些不一定是由電鍍 過程所產生的氫脆。可以試著使用尚未電鍍的緊固件來進行參 考測試，以進一步評估可能引起破斷的原因。
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氫脆化測試 – SAE USCAR-7
無螺紋的零件
隨機的由批中選擇最少 5 個零件用來評估以建立測試所需施加 的應力或扭力。 對零件的幾何特徵和型式決定一可接受的拉伸測試方法。測試 固定裝置和測試程序必須由供應商和採購者雙方所同意。 對零件施予拉伸負荷直到被測試零件產生破壞。記錄這 5 個樣 品的每個最大拉伸負荷值。求出這 5 個樣品的拉伸負荷平均值。 供應商必須決定一足夠的測試負荷以能偵測出脆性。最少，測 試負荷應該超過零件本身實際組裝期間所使用的負荷值。 以70~80%的平均負荷值在相同的測試固定裝置上實施。 維持此零件的負荷在固定裝置中最少48小時。之後從固定裝置 退出和進行檢查是否產生任何失敗。 如果有一個或多個樣品發生裂開或斷裂，全批應被拒收和報廢 (不允許這些零件再次重工)。