自锁螺母紧固件氢脆的机理

　　氢对金属材料的损伤

　　氢对金属材料的影响很多，科学家对其认识差异也很大。据有关资料介绍，氢对金属的损伤通常可以归纳为以下六类:

　　(1)氢脆 根据氢的来源不同，通常将氢脆分为内部氢脆和环境氢脆。所谓内部氢脆是指零件在冶炼、焊接或加工过程中，氢已经进入材料内部，造成零件的氢脆。环境氢脆是指零件在工作过程中受到介质环境的污染，氢渗入零件基体所引起的氢脆。一般情况下，造成氢脆断裂的氢具有可逆性，通过适当的除氢工艺可以降低或消除氢的影响。

　　(2)氢腐蚀 钢中的氢在高温高压条件下，与钢中的碳形成甲烷的化学反应，称为氢腐蚀。在这一反应中，形成的甲烷聚集在晶界上，使晶界产生高压气泡。当气泡的数量和压力达到一定临界值时，就会导致晶界上产生微裂纹，造成钢的不可逆损伤。这种腐蚀现象主要发生在氨合成装置、石油裂解装置等化工设备中。

　　(3)形成氢化物 氢进入过渡族元素及其合金的晶格中并形成间隙型脆性氢化物，使材料的力学性能发生变化，降低韧性。

　　(4)微裂纹 如果金属在冶炼过程中带入过量的氢，其溶解度随着材料的降温凝固而减小。过饱和的氢未能扩散外逸，便会在材料缺陷处聚集形成氢分子。聚集的氢可形成很高的内压，导致材料内部形成微裂纹。

　　(5)氢鼓泡 在硫化氢腐蚀环境中使用的钢，或者对钢进行充氢的过程中，当扩散进入钢中的氢原子在非金属夹杂物或者较大的缺陷处聚集而形成氢分子时，就可能出现氢鼓泡。随着氢原子的不断吸入，氢鼓泡逐渐长大，形成高内压，使其周围的金属产生变形，甚至发生破裂，与附加外应力共同作用导致材料开裂。

　　(6)流变性退化 氢进入金属材料后，会促使铁的流变强度降低，合金的高温蠕变抗力下降。

　　目前国内将由于氢的存在而使金属材料产生不可逆损伤、塑性下降以及应力状态下的延迟断裂，统称为“氢脆”或者“氢损伤”。

摘自《紧固件》