Tính dòn do hydro là dạng hư hỏng giòn điển hình của thép cường độ-cao. Các nguyên tử hydro tự do xâm nhập vào ma trận thép tích tụ tại các khuyết tật bên trong, ranh giới hạt và vùng tập trung ứng suất, gây ra sự gia tăng mạnh ứng suất bên trong cục bộ. Khi ứng suất tập trung do hydro- gây ra vượt quá giới hạn cường độ cục bộ của thép, các vết nứt nhỏ không thể đảo ngược sẽ bắt đầu bên trong vật liệu. Sau khi hình thành và sử dụng bu lông, dưới tác dụng kết hợp của ứng suất dư bên trong và ứng suất làm việc bên ngoài, các vết nứt nhỏ này tiếp tục lan rộng và cuối cùng dẫn đến gãy giòn đột ngột.
Sự giòn hydro là không thể đảo ngược. Nó chỉ có thể được ngăn chặn thông qua việc kiểm soát quy trình và điều kiện làm việc chứ không thể loại bỏ bằng cách-xử lý sau. Do đó, sự hiểu biết rõ ràng về các yếu tố gây ra hiện tượng gãy giòn do hydro là điều cần thiết để tránh về cơ bản những hư hỏng như vậy. Nguyên nhân chính gây giòn do hydro trong bu lông thép hợp kim bao gồm sự thâm nhập của hydro trong quá trình tẩy rửa, hydro dư trong quá trình nấu chảy, sự hấp thụ hydro từ môi trường sử dụng và hiện tượng gãy giòn muộn do hydro gây ra.
1. Sự thâm nhập của hydro trong quá trình ngâm chua
Các quy trình{{0}xử lý trước bao gồm tẩy rửa, phốt phát, xà phòng hóa và mạ điện là những nguyên nhân chính gây ra sự xâm nhập của hydro trong quá trình sản xuất bu lông. Trong số các quá trình này, tẩy rửa và photphat hóa là quá trình tiến hóa hydro và khả năng thâm nhập hydro đáng kể nhất. Trong quá trình xử lý photphat, môi trường axit tạo thành nhiều tế bào vi điện giữa các cấu trúc sắt và cacbon trong thép. Một màng photphat dày đặc hình thành trên bề mặt phôi ở cực dương, trong khi các phản ứng tiến hóa hydro nghiêm trọng xảy ra ở cực âm, tạo ra một số lượng lớn nguyên tử hydro hoạt động.
Các nguyên tử hydro mới được tạo ra có khối lượng nhỏ và hoạt tính cao, cho phép chúng dễ dàng xuyên qua bề mặt thép và tồn tại bên trong ma trận. Sự thâm nhập của hydro trong quá trình sản xuất là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng gãy giòn do hydro trongbu lông thép hợp kim.
2. Loại bỏ hydro không hoàn toàn trong quá trình nấu chảy
Trong quá trình nấu chảy thép hợp kim, hydro dạng vết được đưa vào bởi nguyên liệu thô, khí lò và môi trường làm mát. Bị hạn chế bởi nhiệt độ nấu chảy, môi trường lò nung, quá trình khử khí và kiểm soát quá trình, các nguyên tử hydro trong thép nóng chảy không thể bị loại bỏ hoàn toàn, để lại một lượng hydro dư nhất định trong ma trận thép.
Hydro dư làm giảm độ bền liên kết của ranh giới thớ thép và làm tăng độ giòn của cấu trúc. Trong quá trình xử lý nhiệt tiếp theo, tiêu đề nguội và tải dịch vụ, nó làm tăng tốc độ hình thành và lan truyền các vết nứt vi mô, đồng thời làm tăng đáng kể nguy cơ gãy xương do giòn do hydro.
3. Hấp thụ hydro từ môi trường dịch vụ bên ngoài
Khi bu lông hoạt động trong môi trường-ẩm ướt, mưa hoặc ăn mòn lâu dài, các phản ứng điện hóa sẽ xảy ra trên bề mặt bu lông do độ ẩm và môi trường ăn mòn gây ra. Những phản ứng này liên tục tạo ra các nguyên tử hydro hoạt động xâm nhập vào ma trận bu lông.
Trong môi trường mưa,{0}}độ ẩm cao và sương mù muối dày đặc, bu lông hấp thụ hydro với tốc độ nhanh hơn và tích lũy hydro cao hơn, dẫn đến xác suất gãy do giòn do hydro cao hơn nhiều so với điều kiện làm việc khô ráo.
4. Gãy xương giòn muộn do hydro-gây ra
Đây là dạng hư hỏng cốt lõi của hiện tượng giòn hydro. Hydro dư tự do bên trong ma trận bu lông liên tục tích tụ tại các vùng tập trung ứng suất dưới tác động kết hợp của ứng suất dư trước tải và tải vận hành xen kẽ. Việc làm giàu hydro làm giảm đáng kể độ bền đứt gãy của vật liệu và thúc đẩy sự lan truyền chậm của các vết nứt vi mô vốn có, cuối cùng gây ra hiện tượng gãy giòn muộn mà không có các triệu chứng-hư hỏng rõ ràng. Đây là chế độ hỏng hóc đột ngột-áp lực thấp điển hình.
Các biện pháp ngăn ngừa sự giòn do hydro
Sự giòn của hydrobu lôngchủ yếu dựa vào phòng ngừa. Trong sản xuất và ứng dụng thực tế, nguyên liệu thô có độ nhạy-hydro-thấp phải được chọn theo cấp độ bền của bu lông và điều kiện sử dụng. Cần tối ưu hóa các quy trình chính như xử lý nhiệt, tẩy rửa, phốt phát và mạ điện, đi kèm với việc xử lý khử hydro nghiêm ngặt và-kiểm soát chất lượng toàn bộ quy trình. Các biện pháp phòng ngừa toàn diện bao gồm lựa chọn nguyên liệu thô, sản xuất, xử lý bề mặt, lắp ráp và vận hành có thể loại bỏ hiệu quả rủi ro giòn do hydro.
