與熱鍍工藝相關(guān)的脆性有三種，分別是氫脆（Hydrogen embrittlement，(HE))、液態(tài)金屬脆性（Liquid Metal Embrittlement (LME)），和應(yīng)變時(shí)效脆性（Strain Age Embrittlement）。今天我們先聊聊氫脆。
被鋼吸收的氫原子，聚集在鋼的晶粒之間或缺陷位置，并最終導(dǎo)致鋼開(kāi)裂，這種現(xiàn)象被稱為氫脆。
圖1 ：氫原子誘捕機(jī)制
圖2：氫誘脆性和氫氣泡的形成
圖3：金屬微裂紋截面的計(jì)算機(jī)模擬圖，白色的為氫原子
（Photo：McGill University）
熱鍍鋅開(kāi)裂案例
盡管鋼會(huì)在熱鍍鋅過(guò)程中通常會(huì)吸收氫原子，但由于鋅鍋中鋅的溫度較高，因此，被加熱的鋼中的氫原子，常常會(huì)在高溫下逸出。
但是，在某些特定情況下，例如鋼的晶粒尺寸太細(xì)小時(shí)，即使在熱鍍溫度下，氫原子也無(wú)法逃逸，這將會(huì)導(dǎo)致氫原子聚集在晶界或缺陷位置，晶界或缺陷位置處的局部應(yīng)力上升，并最終導(dǎo)致零件的開(kāi)裂。
圖4：高強(qiáng)鋼焊縫熱影響區(qū)熱鍍后發(fā)生的氫脆
對(duì)于抗拉強(qiáng)度小于150ksi(1040 MPa)的鋼，其晶粒尺寸通常足夠大，允許高溫下氫原子的逸出；但對(duì)于抗拉強(qiáng)度大于等于150ksi(1040 MPa)的鋼，氫原子很可能被鎖定在晶界之間，無(wú)法逸出產(chǎn)生氫脆。氫脆是不會(huì)及時(shí)表現(xiàn)出來(lái)的，只有當(dāng)零件承受載荷時(shí)，才會(huì)觀察到氫脆的發(fā)生。
而熱鍍鋅時(shí)應(yīng)變時(shí)效脆性，則是在完成熱鍍后短期內(nèi)就發(fā)生了。
也就是說(shuō)，應(yīng)變時(shí)效脆性在熱鍍完成后就可以觀測(cè)到，而氫脆在熱鍍完成后是觀測(cè)不到的，只有在鋼承受一定載荷，并持續(xù)一段時(shí)間后才能觀察到。
避免零件熱度氫脆的方法
1、最簡(jiǎn)單的方法是選擇抗拉強(qiáng)度在150ksi(1040 MPa)以下的鋼，就像先前所說(shuō)的，這類(lèi)鋼的晶粒足夠大，允許被吸收的氫原子在熱鍍溫度下逃逸。
2、當(dāng)不得不對(duì)高強(qiáng)鋼零件進(jìn)行熱鍍時(shí)，也可對(duì)熱鍍工藝進(jìn)行調(diào)整，降低氫脆發(fā)生的概率。比如，縮短酸洗時(shí)間。
3、除此以外，可調(diào)整的工藝還包括：對(duì)零件進(jìn)行機(jī)械清洗（例如噴丸），隨后進(jìn)行快速酸洗 (在酸洗池的停留時(shí)間不大于30s）。
快速酸洗的目的是為了清理噴丸作業(yè)的殘留物，降低鋼零件暴露的氫原子的總量，減少氫原子被高強(qiáng)鋼超細(xì)晶粒吸收的機(jī)會(huì)。
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