023-86669155
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摘要：用標準試樣和實際零件測定了各種表面處理的氫脆性即處理試樣或零件的機械性能的變化，還試驗了去除氫脆性和減少氫脆斷裂的方法，此試驗整理于1976年9月，當時條件有限，有些看法不成熟，本人不作修飾對現(xiàn)有工廠還是有參考價值。
前言
我廠產(chǎn)品半自動步槍，自63年開始采用電解酸洗代替吹砂以去除熱處理后的氧化皮的新工藝以來，在生產(chǎn)上取得了顯著的效果。實踐證明，電解酸洗無論對產(chǎn)品質(zhì)量經(jīng)濟效果以及更重要的對工人的身體健康均遠較吹砂為優(yōu)越。
但在推行這項新工藝的初期由于我們對它還沒有吃透，因此先后發(fā)生了機匣刺刀等零件電解酸洗后大量破裂的問題，曾經(jīng)影響了部份同志對推廣電解酸洗這項新工藝的決心。
為了徹底吃透這項新工藝，一年多來我們進行了一系列的試驗，包括試驗及實物試驗，試驗的結(jié)果初步表明：電解酸洗是有氫脆性的，在一般情況下這種氫脆性通過自然時效（室溫下放置幾天）或去氫回火后基本上可以消除。但如果鋼的熱處理硬度較高，而在電解酸洗前零件上又有較大的拉伸應力，則在電解酸洗過程中就可能產(chǎn)生不可恢復的裂紋。
電解酸洗雖然有這些缺點，但只要我們掌握了它的規(guī)律，我們對它就有了“自由”，就可以在工藝上采取相應的措施，加以克服。實踐證明，機匣通過提高校直后應力回火的溫度，充分消除內(nèi)應力以后再進行電解酸洗，刺刀通過工序的變更，將校直工序改在電解酸洗及去氫回火以后進行，就可以避免裂紋的產(chǎn)生。這兩個零件采取這些措施后，在相當長的時間內(nèi)，生產(chǎn)中已不再發(fā)生氫脆裂紋了。
在進行以上試驗的過程中，生產(chǎn)上又先后發(fā)現(xiàn)閉鎖閂，準星護蓋前罩等零件經(jīng)過化學酸洗，氧化處理等工藝過程后有變脆或破裂的情況，刺刀在鍍鉻后，彈簧在鍍鋅后也曾發(fā)現(xiàn)裂紋，因此對電解酸洗以外的，幾種本廠常用的表面處理方法可能引起氫脆的傾向，也作了一些初步探索性試驗，但這些只是附帶的。
1、試樣試驗部份
1.1、試驗目的
1.1.1探索在現(xiàn)行工藝規(guī)范下，經(jīng)各種表面處理（電解酸洗、鍍鉻、鍍鋅，磷化）后是否產(chǎn)生氫脆性以及產(chǎn)生之氫脆性能否去除）
1.1.2探索新舊鋼號的氫脆傾向大小
1.1.3試驗探索予應力和殘余內(nèi)應力對滲氫的影響
1.2、試驗方法及條件
1.2.1試驗用材料之鋼等化學成份 熱處理及硬度值，見表1
鋼 號 | C% | SI% | 化學MN% | 成份Cr% | Ni% | Mo% | V% | T% |
50AZ | 0.48～0.55 | 0.17～0.37 | 0.50～0.80 | 0.15～0.35 | 0.15～0.40 | |||
50BA | 0.48～0.55 | 0.17～0.37 | 0.50～0.80 | 0.001～0.005硼 | ||||
30GrNi2MoVA | 0.26～0.33 | 0.17～0.37 | 0.30～0.60 | 0.60～0.90 | 2.0～0.25 | 0.20～0.30 | 0.15～0.30 | |
25Gr2Ni4WA | 0.21～0.28 | 0.17～0.37 | 0.25～0.55 | 1.35～1.65 | 4.00～4.50 | 0.80～1.20B | ||
30GrMnMoTiA | 0.27～0.32 | 0.17～0.37 | 0.8～1.1 | 1.0～1.3 | 0.20～0.3 | 0.05～0.10 | ||
30GrMnTiA | 0.27～0.32 | 0.17～0.37 | 0.8～1.1 | 1.0～1.3 | 0.05～0.10 | |||
鋼號 | 熱處理 化學成份 | 硬度 | |||
淬火 | 回火 | HRC | |||
50AZ | 850℃ | 330～360℃ | 45.5～48 | ||
50BA | 850℃ | 330～360℃ | 46～48 | ||
30GrNi2MoVA | 860℃ | 240℃ | 44～45 | ||
25Gr2Ni4WA | 880℃ | 240℃ | 42～48 | ||
30GrMnMoTiA | 860℃ | 240℃ | 43～46 | ||
30GrMnTiA | 860℃ | 240℃ | 44～50 | ||
附注：上述鋼號含≤0.03%S, ≤0.035%P
1.2.2試驗方法
1.2.2.1V形缺口，園形試樣8°歪斜拉伸試驗L5倍試樣
1.2.2.2板形試樣靜力試驗 尺寸10×2×120
1.2.2.3衡應力作用下彎曲試驗
以上1.2.2.1、1.2.2.2試驗均在3噸拉伸（壓縮）試驗機上進行，讀出拉斷時的*大負荷（fmax）用百分表讀出彎斷時的*大撓度（fmax）。
1.2.3試驗條件
本試驗（各種表面處理氫脆試驗）均在生產(chǎn)線上進行，并按現(xiàn)行工藝規(guī)范處理。
1.3、試驗結(jié)果
1.3.1由表2、3可見
1.3.1.150AZ及50BA鋼堅電解酸洗、鍍鉻、鍍鋅、磷化后，抗張強度和*大破斷撓度均有下降，且撓度的降低更為顯著。
1.3.1.2各種表面處理后經(jīng)自然時效性能可以重新恢復（或成份恢復）一般電解酸洗后自然時效4～5晝夜，性能已基本恢復（見表2（2組），但另一次試驗則雖然經(jīng)四晝夜，性能仍未完全恢復，可能由于試驗條件下同，滲氫程度不一致的關(guān)系。刺刀試驗結(jié)果表明，電解酸洗一般自然時效三晝夜，性能已基本恢復（見刺刀試驗表Ⅰ），試樣試驗和生產(chǎn)實例完全一致，磷化后需時效七晝夜才能基本恢復，但鍍鉻、鍍鋅后自然時效七晝夜仍未恢復，將其磨去鍍層后再放置四晝夜性能又重新恢復到原來水平，可見鍍層阻礙了氫的向外擴散。
1.3.1.3各種表面處理后低溫去氫回火，性能又重新恢復，但恢復程度和滲氫強烈度，去氫回火的溫度時間有關(guān)，由表2（1）組及表Ⅲ可見，該批試樣電解酸洗后，自然時效四晝夜性能仍未完全恢復，而210℃，30分去氫回火性能已基本恢復，表明電解酸洗引起暫時的滲氫時能夠恢復的。鍍鉻，鍍鋅后去氫回火，性能只是部份恢復，這是由于鍍層阻礙了氫向外擴散所致。
1.3.1.4 50AZ及50BA鋼之氫脆傾向看不出顯著的差別，但由于試樣較少，尚不能作出*后的結(jié)論。
1.3.2表4可見
鍍層對鋼的塑性指標影響很小，主要是由鍍鉻時滲氫而引起脆性。
1.3.3表5可見
1.3.3.1電解酸洗后，由于滲氫使合金結(jié)構(gòu)鋼的抗彎強度降低
1.3.3.2不同合金鋼結(jié)構(gòu)鋼的氫脆傾向并不同，新鋼（30GrMnTiA及30GrMoTiA）似乎比舊鋼（30CrNi2MoV及25Gr2Ni4WA）對氫脆更敏感些。
1.3.3.3滲氫的合金結(jié)構(gòu)鋼經(jīng)自然時效和低溫去氫回火，性能可以恢復（我們的試驗條件下看起來新鋼僅僅是基本上恢復，但因試樣做太少，試驗數(shù)據(jù)波動較大，還不足以得出*后結(jié)論）。
1.3.4表6可見
表面處理前予先彎曲一次（彎形50% fmax）然后校直或校直后除應力回火再經(jīng)鍍鉻、磷化、局部鍍鉻整體氧化處理，鋼的塑性指標似乎沒有顯著變化（同未預測彎曲的試樣比較）
1.3.5由表7可見：
1.3.5.1衡定應力（予應力）作用下（如圖5所示）不論50AZ及50BA鋼在電解酸洗過程中，板形試樣均產(chǎn)生脆性斷裂。
1.3.5.2彈性范圍內(nèi)予先彎曲的撓度越?。ㄓ钁υ叫。?，電解酸洗時破斷時間越長，可以推測，當撓度小于某一值時，無論酸洗多久，也不會斷裂。
1.3.6由表6可見：
電解酸洗*初5分鐘，強度急劇下降，此后再延長酸洗時間，強度幾乎沒有變化。
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