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1、什么是脆性斷裂（brittle fracture ）？
未經(jīng)明顯的變形而發(fā)生的斷裂，斷裂時(shí)材料幾乎沒有發(fā)生過塑性變形。如桿件脆斷時(shí)沒有明顯的伸長(zhǎng)或彎曲，更無縮頸，容器破裂時(shí)沒有直徑的增大及壁厚的減薄。
2、鋼常見的脆性有哪些？
2.1.硬脆hard brittle
2.2. 冷脆cold shortness
2.3.熱脆 hot shortness
2.4.回火脆性temper brittleness
2.5.磷脆phosphate brittleness
2.6.應(yīng)力腐蝕stress corrosion
2.7.氫脆Hydrogen Embrittlement
3、氫脆是什么？
氫原子是質(zhì)量最輕、直徑最小的元素，因此它在金屬中的擴(kuò)散活化能比其它元素低得多，活性比較自由，即使在固態(tài)金屬中，氫原子也能侵入或逸出。這種由于擴(kuò)散到金屬中的氫或生成金屬氫化物所造成的材料脆化現(xiàn)象稱為氫脆。
4、氫脆產(chǎn)生的機(jī)理
主要原理是將鋼鐵基體中一些易于滲入氫原子的位置形容為“陷阱”，這些位置包括鋼鐵結(jié)構(gòu)中的晶界、位錯(cuò)中心、非金屬夾雜物及碳化物等與鋼鐵原子之間形成的固-固界面，還有應(yīng)力中心等。當(dāng)活動(dòng)氫原子進(jìn)入這些“陷阱”，即被束縛而成為非活躍氫原子。
晶界 位錯(cuò) 非金屬夾雜物
氫原子在”陷阱”位置的聚集將使材料的斷裂應(yīng)力下降，應(yīng)力集中部位將形成裂紋，裂紋逐漸擴(kuò)展直至斷裂發(fā)生，此即為氫脆引起的延遲斷裂現(xiàn)象。
5、緊固件易產(chǎn)生氫脆失效危險(xiǎn)必須滿足下面的三個(gè)特征
A、高抗拉強(qiáng)度或硬化或表面淬硬；
B、吸附氫原子；
C、在拉伸應(yīng)力狀態(tài)下。
6、氫脆的表現(xiàn)形式
? 氫脆是延遲性的破壞，由于鋼中氫存在于應(yīng)力集中部位，直到發(fā)生延遲破壞需要若干時(shí)間，而在一般的機(jī)械特性測(cè)試上往往忽略及遺漏了延展性的重要性，也無法在短時(shí)間的試驗(yàn)測(cè)出延遲破壞的傾向，使得緊固件雖在滿意的機(jī)械特性狀態(tài)或標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)強(qiáng)度下(如硬度、降伏強(qiáng)度應(yīng)力、沖擊等等)仍產(chǎn)生破裂，經(jīng)常是由很微小的裂痕造成突然間的崩裂。
? 氫脆在緊固件來說可能是最壞的問題發(fā)生原因之一，因?yàn)樗茄舆t破壞。
? 氫脆一般發(fā)生在零件受到靜態(tài)載荷的條件下，緊固件在安裝后可能在數(shù)小時(shí)或此后更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)斷裂。
? 而零件承受動(dòng)態(tài)高應(yīng)變載荷時(shí)，例如在進(jìn)行拉伸試驗(yàn)時(shí)，載荷在短時(shí)間內(nèi)迅速增加最后達(dá)到零件拉力載荷極限而發(fā)生斷裂，則不易發(fā)生氫脆。
? 判斷氫脆不宜采取拉伸試驗(yàn)的方法，具體方法將在后文闡述。
7、氫脆的危害
由于無法在短時(shí)間的試驗(yàn)測(cè)出，同時(shí)又是在受到靜態(tài)載荷的條件下而發(fā)生的突然間的崩裂，因此我們無法預(yù)測(cè)其斷裂的具體時(shí)間，就不能對(duì)其失效進(jìn)行前期的處理，從而不能預(yù)先消除失效的發(fā)生。
氫脆一經(jīng)產(chǎn)生，就消除不了。氫脆是溶于鋼中的氫，聚合為氫分子，造成應(yīng)力集中，超過鋼的強(qiáng)度極限，在鋼內(nèi)部形成細(xì)小的裂紋。
8、哪些等級(jí)的緊固件會(huì)產(chǎn)生氫脆呢？
材料的敏感性—材料敏感性是材料（冶金/機(jī)械）狀態(tài)的一種功能，是理解氫脆（HE）現(xiàn)象的基本依據(jù)，簡(jiǎn)單地說，就是研究一種有應(yīng)力的材料在缺失和吸收氫之后的表現(xiàn)。材料強(qiáng)度（即抗拉強(qiáng)度和/或硬度）對(duì)氫脆的敏感性為一級(jí)效應(yīng)。強(qiáng)度增加，鋼的延展性降低，減少韌性并增加氫脆的敏感性。出于同樣的原因，在同等強(qiáng)度的情況下，具有較低韌性的鋼材天生就更脆弱，更容易受到氫脆的影響。當(dāng)規(guī)定的硬度超過39 HRC（380 HV）時(shí)，鋼制緊固件的敏感性會(huì)顯著增加。鋼制緊固件規(guī)定硬度低于39 HRC (380 HV)，（例如SAE J429 等級(jí)8, ISO898-1 等級(jí)10.9螺栓）通常對(duì)氫脆失效沒有明顯的敏感性。
也就是說，他們可以承受更高濃度的氫，而不會(huì)導(dǎo)致機(jī)械強(qiáng)度的延遲下降。這一說法假定緊固件是通過良好的控制制造工藝生產(chǎn)的, 且使用適當(dāng)選擇的優(yōu)質(zhì)鋼材。由于化學(xué)、回火溫度和亞微觀結(jié)構(gòu)的二階效應(yīng)，熱處理淬火和回火鋼制緊固件的臨界硬度閾值各不相同。這些二階效應(yīng)可能與±1.0 HRC (~±10 HV)的閾值相差很大。
此外，由于不受控制的熱處理（例如，不完全的馬氏體相變，無意的滲碳）和/或非金屬夾雜物等雜質(zhì)，冶金結(jié)構(gòu)的非均勻性可以極大地提高鋼材的敏感性，這種方式是可測(cè)量的，但不可預(yù)測(cè)。關(guān)于IHE避免，一些標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)定義了臨界硬度限制，從31到35 HRC。但是, 這些值在很大程度上不受數(shù)據(jù)的支持, 主要是為了防止制造錯(cuò)誤, 而這些錯(cuò)誤可能會(huì)使材料比應(yīng)有的更容易受到影響。更確切地說，將易受影響的緊固件產(chǎn)品歸類為具有最低硬度39 HRC（380 HV）是合適的。以上參考ASTM F1941/F1941M-2016
以上參考ISO 4042-2018
9、氫脆產(chǎn)生的主要因素有哪些呢？
(1)、酸洗：零件在酸洗時(shí)，鋼鐵與酸反應(yīng)產(chǎn)生氫，Fe+H+→Fe2++H2↑。鋼鐵此時(shí)與活性氫原子直接接觸，即使酸洗時(shí)間較短酸濃度較低，仍會(huì)有少量氫滲入。
(2)、除油：陰極電解除油雖然除油效率高，但通電時(shí)作為陰極的零件表面會(huì)析出氫原子，從而造成滲氫。
(3)、熱處理：高產(chǎn)量的熱處理生產(chǎn)線均采用連續(xù)式網(wǎng)帶爐，淬火爐內(nèi)一般會(huì)滴注一定量的甲醇和丙烷作為保護(hù)氣氛來防止脫碳。保護(hù)氣在裂解罐中高溫裂解出H2、CO、CO2、CH4等，此時(shí)零件在高溫環(huán)境下，氫較容易滲入。
(4)、電鍍：電鍍時(shí)零件同樣作為陰極，陰極上不但沉積鋅、鎳等鍍層，同樣會(huì)有氫的析出。不過有研究表明，鍍層對(duì)氫有阻隔作用，一旦零件上沉積了一定厚度的鍍層后，氫就很難再滲入鋼鐵基體，同樣，此前已滲入的氫也很難再逸出。
10、如何判斷是否為氫脆所造成？
一個(gè)較簡(jiǎn)單的判斷方法，那就是如果螺絲或螺栓在裝配后1 到48 小時(shí)內(nèi)破壞，且其破壞在頭部與桿部以及螺紋與桿部的交接位置那大概就是氫脆化破壞。如果螺絲在裝置一段時(shí)間后破壞，這大概就是氫脆以外的問題。若是從組織上來觀察，氫脆化破斷面為一種粒界破裂。
隨著零件硬度的提高、含碳量的增加、冷作硬化程度的強(qiáng)化，在酸洗和電鍍過程中。氫的溶解度和因此產(chǎn)生吸收氫的總量也將增加，也就是說零件的氫脆敏感性就越強(qiáng)。直徑較小的零件比直徑較大的零件氫脆敏感性就強(qiáng)。
