实验室氢脆分析-断口分析-金属断裂分析

氢脆的发生主要是由于氢原子在金属中的积累和迁移，引起的应力集中和晶格缺陷，导致的金属脆性破坏。
氢脆断裂为突发性断裂，往往会导致灾难性后果，因此应高度重视破坏的严重性，并加以防范。
产生原因：
1.氢原子机理：氢原子可以渗透到金属结构中，与金属原子结合形成氢化物，这会导致金属内部应力的增加，进而引起脆性裂纹的形成和扩展。
2.氢原子扩散机理：氢原子通过金属晶界的缺陷或位错等途径进入金属内部，在晶界和缺陷处聚集的氢原子会导致金属结构的破坏和脆裂现象。
3.诱发应力机理：在含氢环境中，金属的强度和延展性会降低，在外界应力的驱动下，金属容易发生脆性破坏，这是因为在氢原子的存在下，金属晶体内部的应力集中会被加剧，从而加速了脆性裂纹的形成和扩展。
4.氢原子解理机理：氢原子在金属晶体的解理面上聚集，导致解理面的强度降低，进一步加速了脆性裂纹的形成和扩展。
断口特征：
用扫描电镜或电子显微镜微观观察：裂纹源区呈沿晶断裂（晶界间存在微裂纹）形貌，并存在沿晶二次裂纹，晶粒轮廓鲜明，呈冰糖状，晶粒表面存在大量的鸡爪痕，裂纹扩展区主要呈准解理断裂（在正应力作用下产生的穿晶断裂，通常沿一定的严格的晶面分离，同时伴随一定的塑性变形痕迹）形貌，部分区域存在韧窝（小凹坑）及沿晶断裂形貌。
常见发生情况：
螺钉氢脆断裂是常见的螺钉失效模式。螺钉氢脆断裂通常发生于经过热处理和电镀处理的高强度普通螺纹螺钉和表面硬度较高的自攻螺纹螺钉，大多发生在螺钉头与螺杆或光杆与螺纹交接的部位。
氢脆的预防：
生产实践表明，螺钉电镀前的酸洗工序和电镀工序是制造过程中氢侵入基体材料的关键环节，且不可避免。可靠的对策是在螺钉电镀后增加去氢处理工序。一般来说，螺钉冷加工和热处理后多少都有残余内应力，当氢侵入螺钉基体材料，一段时间后，在残余内应力的作用下，螺钉基体材料即可能形成晶界微裂，微裂纹一旦形成就不会愈合，因此，去氢处理必须在晶界微裂形成之前进行，gb和iso标准推荐去氢处理较好在螺钉电镀处理后1小时内进行。
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