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氫對(duì)金屬材料機(jī)械性能的影響氫對(duì)金屬材料機(jī)械性能的影響，很難用理論計(jì)算的方法定量地予以描述。氫對(duì)金屬材料機(jī)械性能的影響主要表現(xiàn)在：①彈性模量―材料的彈性模量隨著氫含量的增加而降低;②極限抗拉強(qiáng)度―對(duì)于氫敏感的材料，氫會(huì)使材料的極限抗拉強(qiáng)度明顯降低;③極限屈服強(qiáng)度―氫會(huì)使大部分材料的屈服極限可以提高10%以內(nèi)，但對(duì)無應(yīng)力集中試樣的屈服強(qiáng)度影響不大;④沖擊韌性(ak)―當(dāng)氫含量達(dá)到5ppm～6ppm時(shí)，ak值會(huì)有不同程度的降低，而且隨著氫含量的增加ak值下降;⑤延伸率―氫能使氫敏感材料的延伸率嚴(yán)重降低，對(duì)氫不太敏感的材料也會(huì)略有降低;⑥斷面收縮率―氫對(duì)材料塑性的影響最突出地表現(xiàn)在斷面收縮率的變化，其中對(duì)氫高敏感的材料，斷面收縮率可降低30%以上;⑦疲勞壽命―氫能使材料的疲勞裂紋擴(kuò)展速率提高，疲勞壽命降低，特別是在低周疲勞的情況下，這種影響更為明顯;⑧斷裂韌性―當(dāng)有微裂紋的材料處于氫氣氛中，由于氫的吸附、溶解和應(yīng)力誘導(dǎo)，使氫向微裂紋尖端聚集，在飽和氫及應(yīng)力的共同作用下，會(huì)導(dǎo)致裂紋尖端低應(yīng)力起裂，并不斷擴(kuò)展直至斷裂。
金屬材料中的氫能改變材料的機(jī)械性能，使脆性增加、塑性降低，甚至脆斷，對(duì)氫敏感的材料受此影響尤為嚴(yán)重。不同材料、不同工藝對(duì)螺栓氫脆斷裂的影響螺栓材料強(qiáng)度對(duì)螺栓氫脆斷裂的影響材料抗拉強(qiáng)度對(duì)氫脆有重要影響。經(jīng)過熱處理強(qiáng)化的合金鋼內(nèi)應(yīng)力不可能完全消除，內(nèi)應(yīng)力高的材料，對(duì)氫脆敏感。材料的強(qiáng)度越高，內(nèi)應(yīng)力越大，越容易吸氫，而除氫會(huì)越困難。合金鋼如此，鈦合金也是如此，其氫脆斷裂的臨界應(yīng)力極限隨著材料強(qiáng)度的升高而急劇降低。基于這種考慮，在一些國家標(biāo)準(zhǔn)、國家軍用標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)高強(qiáng)度螺栓或零件規(guī)定了預(yù)防氫脆的措施。
嚴(yán)格檢測(cè)成品螺栓的氫含量鈦合金螺栓出廠前，必須對(duì)螺栓的氫含量進(jìn)行檢測(cè)，采購入廠時(shí)還應(yīng)進(jìn)行氫含量的復(fù)驗(yàn)，目的是保證螺栓氫含量符合螺栓標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。鑒于α鈦對(duì)氫脆的敏感性大于β鈦，對(duì)高強(qiáng)度的雙相鈦合金(如TC4)的氫含量應(yīng)更加嚴(yán)格地控制，不能超過125ppm。而對(duì)于β鈦(如TB3)，不能超過150ppm。從TB3鈦合金螺栓航天行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施10多年來的經(jīng)驗(yàn)表明，按照150ppm控制氫含量，還未出現(xiàn)過螺栓氫脆斷裂現(xiàn)象。為了更加安全起見，而且從現(xiàn)有技術(shù)的可行性來看，最好將β鈦合金的氫含量也控制在125ppm以內(nèi)，與國際上Ti-6Al-4V螺栓氫含量指標(biāo)一致。如果檢測(cè)結(jié)果超出螺栓產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，可以通過高溫真空除氫的辦法降低氫含量，但除氫次數(shù)不能超過一次，否則會(huì)影響材料的綜合性能。
總之，金屬材料的氫脆斷裂是一個(gè)復(fù)雜的物理、化學(xué)變化過程，至今仍有一些問題需要人們繼續(xù)探討研究。但是，只要了解了有關(guān)螺栓氫脆斷裂的基本機(jī)理和規(guī)律，認(rèn)真采取必要的防范措施，就一定能夠預(yù)防螺栓的氫脆斷裂，保證航天型號(hào)產(chǎn)品的安全。
