열처리 후 패스너의 수소 취성
패스너의 수소 취성은 초기 가공 중에 재료에 들어가는 수소 원자로 인해 발생합니다. 대부분의 경우 패스너는 정적 인장 하중 하에서 수소 취성을 겪습니다. 일반적인 인장시험 등 고속재료시험에서는 수소취성이 발생할 가능성이 적습니다. 수소 원자는 일반적으로 삼방향 응력을 받는 물질의 영역처럼 확산됩니다. 재료의 응력 수준과 시스템의 수소 축적 정도는 트랩 사이트로의 수소 확산 비율에 영향을 미칩니다. 트랩 위치에 수소가 축적되면 재료의 파괴 응력이 감소하여 재료의 균열 형성, 균열 전파 및 파손이 발생합니다. 정적 하중을 받는 패스너의 수소 팽창은 수소 취성 파괴의 현재 지연 시간을 통해 직접적으로 관찰할 수 있습니다. 재료의 수소 취성 경향, 재료의 총량, 수소 확산 비율 및 스핀 응력 수준으로 인해 수소 취성 파괴 시간 지연은 몇 분에서 며칠 또는 몇 주까지 크게 다릅니다.
패스너가 가공 중에 수소 원자가 있는 환경과 접촉한 적이 있다면 수소 취성이 발생할 수 있습니다. 강철의 화학 반응 중에 수소를 생성하는 처리는 수소가 재료에 유입되도록 하여 재료의 수소 취화 경향을 증가시킵니다. 자동차 산업에 사용되는 강철 패스너는 환경 부식, 음극 전해유 제거, 산 탈산, 화학적 세척, 흑화 및 전기 도금과 같은 화성 코팅 처리 조건에서 활성 수소 원자와 직접 접촉하게 됩니다. . 전기도금 공정은 수소를 생산하기 때문에 강철 패스너의 수소 흡수에 가장 큰 영향을 미칩니다. 전기도금 공정 중에 흡수되는 수소의 총량은 전기도금 용액의 효율성에 따라 크게 좌우됩니다. 일반적으로 고효율 전기도금 공정은 저효율 전기도금 공정보다 더 적은 양의 수소를 생산합니다. 전기도금 드럼에 너무 많거나 너무 적은 전기도금 용액 로딩과 같은 요인은 전기도금 공정의 효율성에 큰 영향을 미칩니다. (가이드: 패스너의 표면 처리 방법)
산세척, 열처리 후 스케일 제거, 사전 도금 처리 등 강철과 상호작용할 때 수소를 생성하는 다른 공정도 무시할 수 없습니다. John-son의 연구에서는 산에 담그는 것이 강철의 인성에 미치는 영향을 설명합니다. 패스너 가공 중 수소 흡수는 누적됩니다. 단일 처리에 의해 부품에 도입된 수소는 수소 취성을 유발하기에 충분하지 않을 수 있지만, 여러 공정에 의해 부품에 도입된 수소가 축적되면 수소 취화가 발생할 수 있습니다.
전기도금 또는 세척 중 수소 흡수로 인한 부작용은 전기도금 후 열처리(보통 베이킹) 중에 제거되거나 감소될 수 있습니다. 수소 취성의 정도는 일반적으로 패스너의 강도 수준이나 냉간 가공 조건에 따라 달라집니다. Troiano는 한때 고장 시간과 수소 함량 및 베이킹 시간 사이의 관계를 제시했습니다. 베이킹을 통해 재료에 수소가 축적되는 현상이 줄어들고, 고장 시간과 낮은 임계 응력 수준이 연장되고 개선됩니다. 여기서 임계응력수준이란 피로한계와 유사하게 수소취성이 발생하지 않는 응력수준을 말한다.
베이킹 시간이 충분한지 여부는 주로 재료의 경도 수준, 전기 도금 공정, 코팅 유형 및 코팅 두께에 따라 달라집니다. 전기도금 처리 후 경도가 낮은 패스너는 일반적으로 4시간 미만 동안 구워야 합니다. 동일한 도금이지만 경도가 높은 패스너는 일반적으로 최소 8시간 동안 구워집니다. 3133HRC 사이의 경도를 가진 패스너는 8시간 동안 구워야 한다고 제안되었습니다. 경도가 33-36HRC 사이인 패스너는 10시간 동안 구워야 합니다. 경도가 36-39HRC 사이인 패스너는 12시간 동안 구워야 합니다. 경도가 39-43HRC 사이인 패스너는 14시간 동안 구워야 합니다. 베이킹 공정 구성 시 패스너의 경도 수준과 코팅 유형도 고려해야 합니다. 도금층은 어느 정도 수소 확산 장벽 역할을 할 수 있으며, 이는 패스너 외부로의 수소 확산을 방해합니다. 일반적으로 수소가 조밀한 코팅을 통해 외부로 확산되는 것보다 패스너와 같은 느슨한 코팅을 통해 외부로 확산되는 것이 더 쉽습니다. 아연 코팅과 밀도가 높은 카드뮴 코팅 사이에도 이러한 차이가 있습니다. 수소확산물질을 최대한 많이 만들기 위해서는 베이킹 시간이 오래 걸릴 필요가 있다. A.W.GrobinJr. 코팅의 두께가 2.5μm를 초과하면 수소가 강철 밖으로 확산되기가 더 어려워지는 것으로 여겨집니다. 이 경우, 아연 도금층은 수소 확산에 장애가 됩니다. 이 경우 베이킹 처리는 실제로 재료의 다양한 트랩 위치에 수소를 재분배하는 것으로 간주될 수 있습니다. 패스너의 수소 취성 실패는 이미 자동차 산업에서 광범위한 우려를 불러일으켰습니다. 이러한 종류의 고장은 예기치 않게 발생하여 자동차 회사 및 패스너 공급업체에 큰 부담을 가중시키고 경제적 손실을 입힐 뿐만 아니라 회사의 사용자 만족도와 자동차의 안전에 위협이 됩니다.
패스너의 수소 취성 불량 방지는 자동차 산업에서 점점 더 많은 관심을 받고 있습니다. 수소 취성이 있는 패스너는 실제 응력이 재료의 인장 강도보다 훨씬 낮을 때 조립 후 몇 분 이내에 조기에 파손될 수 있습니다. 자동차 조립 작업장에서 패스너의 수소 취성 실패로 인해 생산 효율성이 크게 저하됩니다. 잠재적인 수소 취성 고장 위험이 있는 자동차는 하나씩 검사해야 하며, 가능한 모든 고정 장치는 새롭고 신뢰할 수 있는 고정 장치로 교체해야 하며 고정 장치 교체에는 많은 시간이 소요됩니다. 수소 취성으로 인해 손상된 패스너를 교체하는 것은 자동차 제조업체와 패스너 제조업체 모두에게 큰 부담이 될 것입니다.
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