023-86669155
摘要:用標(biāo)準(zhǔn)試樣和實(shí)際零件測(cè)定了各種表面處理的氫脆性即處理試樣或零件的機(jī)械性能的變化,還試驗(yàn)了去除氫脆性和減少氫脆斷裂的方法,此試驗(yàn)整理于1976年9月,當(dāng)時(shí)條件有限,有些看法不成熟,本人不作修飾對(duì)現(xiàn)有工廠還是有參考價(jià)值。
前言
我廠產(chǎn)品半自動(dòng)步槍,自63年開(kāi)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(lái),在生產(chǎn)上取得了顯著的效果。實(shí)踐證明,電解酸洗無(wú)論對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量經(jīng)濟(jì)效果以及更重要的對(duì)工人的身體健康均遠(yuǎn)較吹砂為優(yōu)越。
但在推行這項(xiàng)新工藝的初期由于我們對(duì)它還沒(méi)有吃透,因此先后發(fā)生了機(jī)匣刺刀等零件電解酸洗后大量破裂的問(wèn)題,曾經(jīng)影響了部份同志對(duì)推廣電解酸洗這項(xiàng)新工藝的決心。
為了徹底吃透這項(xiàng)新工藝,一年多來(lái)我們進(jìn)行了一系列的試驗(yàn),包括試驗(yàn)及實(shí)物試驗(yàn),試驗(yàn)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(guò)自然時(shí)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(yīng)力,則在電解酸洗過(guò)程中就可能產(chǎn)生不可恢復(fù)的裂紋。
電解酸洗雖然有這些缺點(diǎn),但只要我們掌握了它的規(guī)律,我們對(duì)它就有了“自由”,就可以在工藝上采取相應(yīng)的措施,加以克服。實(shí)踐證明,機(jī)匣通過(guò)提高校直后應(yīng)力回火的溫度,充分消除內(nèi)應(yīng)力以后再進(jìn)行電解酸洗,刺刀通過(guò)工序的變更,將校直工序改在電解酸洗及去氫回火以后進(jìn)行,就可以避免裂紋的產(chǎn)生。這兩個(gè)零件采取這些措施后,在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi),生產(chǎn)中已不再發(fā)生氫脆裂紋了。
在進(jìn)行以上試驗(yàn)的過(guò)程中,生產(chǎn)上又先后發(fā)現(xiàn)閉鎖閂,準(zhǔn)星護(hù)蓋前罩等零件經(jīng)過(guò)化學(xué)酸洗,氧化處理等工藝過(guò)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(duì)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(yàn),但這些只是附帶的。
1、試樣試驗(yàn)部份
1.1、試驗(yàn)?zāi)康?/p>
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(hào)的氫脆傾向大小
1.1.3試驗(yàn)探索予應(yīng)力和殘余內(nèi)應(yīng)力對(duì)滲氫的影響
1.2、試驗(yàn)方法及條件
1.2.1試驗(yàn)用材料之鋼等化學(xué)成份 熱處理及硬度值,見(jiàn)表1
鋼 號(hào) | C% | SI% | 化學(xué)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(hào) | 熱處理 化學(xué)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(hào)含≤0.03%S, ≤0.035%P
1.2.2試驗(yàn)方法
1.2.2.1V形缺口,園形試樣8°歪斜拉伸試驗(yàn)L5倍試樣
1.2.2.2板形試樣靜力試驗(yàn) 尺寸10×2×120
1.2.2.3衡應(yīng)力作用下彎曲試驗(yàn)
以上1.2.2.1、1.2.2.2試驗(yàn)均在3噸拉伸(壓縮)試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行,讀出拉斷時(shí)的*大負(fù)荷(fmax)用百分表讀出彎斷時(shí)的*大撓度(fmax)。
1.2.3試驗(yàn)條件
本試驗(yàn)(各種表面處理氫脆試驗(yàn))均在生產(chǎn)線上進(jìn)行,并按現(xiàn)行工藝規(guī)范處理。
1.3、試驗(yàn)結(jié)果
1.3.1由表2、3可見(jiàn)
1.3.1.150AZ及50BA鋼堅(jiān)電解酸洗、鍍鉻、鍍鋅、磷化后,抗張強(qiáng)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(shí)效性能可以重新恢復(fù)(或成份恢復(fù))一般電解酸洗后自然時(shí)效4~5晝夜,性能已基本恢復(fù)(見(jiàn)表2(2組),但另一次試驗(yàn)則雖然經(jīng)四晝夜,性能仍未完全恢復(fù),可能由于試驗(yàn)條件下同,滲氫程度不一致的關(guān)系。刺刀試驗(yàn)結(jié)果表明,電解酸洗一般自然時(shí)效三晝夜,性能已基本恢復(fù)(見(jiàn)刺刀試驗(yàn)表Ⅰ),試樣試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)例完全一致,磷化后需時(shí)效七晝夜才能基本恢復(fù),但鍍鉻、鍍鋅后自然時(shí)效七晝夜仍未恢復(fù),將其磨去鍍層后再放置四晝夜性能又重新恢復(fù)到原來(lái)水平,可見(jiàn)鍍層阻礙了氫的向外擴(kuò)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(fù),但恢復(fù)程度和滲氫強(qiáng)烈度,去氫回火的溫度時(shí)間有關(guān),由表2(1)組及表Ⅲ可見(jiàn),該批試樣電解酸洗后,自然時(shí)效四晝夜性能仍未完全恢復(fù),而210℃,30分去氫回火性能已基本恢復(fù),表明電解酸洗引起暫時(shí)的滲氫時(shí)能夠恢復(fù)的。鍍鉻,鍍鋅后去氫回火,性能只是部份恢復(fù),這是由于鍍層阻礙了氫向外擴(kuò)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(jiàn)
鍍層對(duì)鋼的塑性指標(biāo)影響很小,主要是由鍍鉻時(shí)滲氫而引起脆性。
1.3.3表5可見(jiàn)
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(qiáng)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(duì)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(shí)效和低溫去氫回火,性能可以恢復(fù)(我們的試驗(yàn)條件下看起來(lái)新鋼僅僅是基本上恢復(fù),但因試樣做太少,試驗(yàn)數(shù)據(jù)波動(dòng)較大,還不足以得出*后結(jié)論)。
1.3.4表6可見(jiàn)
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(yīng)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(biāo)似乎沒(méi)有顯著變化(同未預(yù)測(cè)彎曲的試樣比較)
1.3.5由表7可見(jiàn):
1.3.5.1衡定應(yīng)力(予應(yīng)力)作用下(如圖5所示)不論50AZ及50BA鋼在電解酸洗過(guò)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?yīng)力越?。?,電解酸洗時(shí)破斷時(shí)間越長(zhǎng),可以推測(cè),當(dāng)撓度小于某一值時(shí),無(wú)論酸洗多久,也不會(huì)斷裂。
1.3.6由表6可見(jiàn):
電解酸洗*初5分鐘,強(qiáng)度急劇下降,此后再延長(zhǎng)酸洗時(shí)間,強(qiáng)度幾乎沒(méi)有變化。
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