Infragilimento da idrogeno di bulloni in acciaio legato (5)
5.5 Utilizzare materiali resistenti alla corrosione per realizzare bulloni
Il più grande vantaggio dell'utilizzo di materiali resistenti alla corrosione per realizzare bulloni è che non è necessaria la placcatura, che evita completamente la minaccia di fragilità da idrogeno. Sui veicoli aerospaziali dei paesi europei e americani, per la produzione di bulloni viene utilizzato un gran numero di materiali che non richiedono la galvanica. Questi materiali includono:
● Lega a base di ferro A286 (GH2132) con un livello di resistenza di 1100MPa;
● wasploy in lega a base di nichel (GH738) con un livello di resistenza di 1250 MPa;
● Inconnel 718 (GH4169), una lega a base di nichel con un livello di resistenza di 1550 MPa;
● Lega nichel-cobalto MP35N (GH159) con un livello di resistenza di 1800MPa;
● Acciaio inossidabile a tempra per precipitazione ad altissima resistenza.
Allo stato attuale, le condizioni domestiche hanno soddisfatto le condizioni per l'utilizzo di materiali resistenti alla corrosione per produrre bulloni ad alta resistenza. I materiali comunemente utilizzati per la produzione di bulloni con una resistenza alla trazione di circa 1100 MPa sono la superlega GH2132 e la lega di titanio TB3, TC4 e così via.
La lega per alte temperature GH2132 (controparte estera A286) è una superlega a base di ferro con eccellente resistenza alla corrosione, prestazioni ad alta temperatura e prestazioni a temperature ultra basse. Ha un alto limite di snervamento, resistenza alla resistenza e resistenza allo scorrimento ad una temperatura elevata di 650 ° C. Dopo il trattamento termico, la resistenza alla trazione (a temperatura normale) è superiore a 920 MPa e l'allungamento (δ5) non è inferiore al 15%. L'Institute of Aeronautical Materials ha anche formulato la specifica speciale Q / 6S 1032-1992 "YZGH2132 Alloy Rods for High-Temperature Fasteners", che ha una resistenza alla trazione fino a 1100MPa. Attualmente questo materiale è stato ampiamente utilizzato nell'industria aerospaziale per produrre bulloni e dadi autobloccanti, non solo a temperatura ambiente, ma anche ad alta temperatura (650 ° C) e bassissima (-196 ° C).
La resistenza alla corrosione delle leghe di titanio TB3 e TC4 è molto buona e la resistenza dopo la soluzione solida e l'invecchiamento può raggiungere 1100 MPa. Poiché la galvanica non è richiesta, la frattura ritardata dell'infragilimento da idrogeno generalmente non si verifica, ma se il contenuto di idrogeno è troppo alto, causerà l'infragilimento del materiale. Attualmente, la lega di titanio come materiale per bulloni è stata ampiamente utilizzata nel campo aerospaziale.
La lega per alte temperature a base di nichel GH738 (corrispondente ai marchi stranieri wasploy) ha un'elevata resistenza alla corrosione, un elevato carico di snervamento e prestazioni a fatica, senza la necessità di galvanica. La temperatura di lavoro è superiore a 730 ℃. Dopo il trattamento termico, la resistenza alla trazione a temperatura ambiente è superiore a 1250 MPa. I materiali conformi a Q / 6S 1035-1992 "Barre in lega GH738 per parti di fissaggio ad alta temperatura" sono stati utilizzati per produrre dadi autobloccanti ad alta temperatura per modelli aerospaziali.
La lega a base di nichel per alte temperature GH4169 (corrispondente a Inconel 718 all'estero) ha buone prestazioni globali in condizioni di alta e bassa temperatura, la resistenza allo snervamento inferiore a 650 ℃ è al primo posto tra tutti i tipi di superleghe e ha una buona resistenza alla fatica, resistenza alle radiazioni e resistenza all'ossidazione, resistenza alla corrosione e buone prestazioni di lavorazione sono materiali comunemente usati per le strutture dei veicoli aerospaziali, nonché materiali comunemente usati per la produzione di elementi di fissaggio. Dopo che la lega è stata sottoposta al normale trattamento di invecchiamento a caldo e soluzione solida, la resistenza alla trazione può raggiungere più di 1280 MPa e l'allungamento (δ5) può raggiungere più del 15%. Se viene aggiunto il processo di deformazione a freddo appropriato, la resistenza alla trazione del materiale può essere aumentata a più di 1550 MPa e l'allungamento (δ5) è superiore all'8%. La superficie del pezzo è generalmente pronta per l'uso dopo il trattamento di passivazione, senza galvanica. L'uso della lega GH4169 per realizzare bulloni non solo può evitare completamente il problema dell'infragilimento da idrogeno dei bulloni, ma anche risolvere l'adattabilità dei bulloni ad ambienti ad alta e bassa temperatura. A tal fine, l'Istituto di materiali aeronautici ha emesso lo standard aziendale Q / 6S 1034-1992 "Barre in lega GH4169 per parti di fissaggio ad alta temperatura".
L'acciaio inossidabile per indurimento per precipitazione è un tipo di acciaio inossidabile ad alta resistenza che può essere rinforzato mediante trattamento termico. Dopo un adeguato trattamento termico (compreso il trattamento criogenico), la resistenza alla trazione di questo tipo di materiale può raggiungere più di 1400 MPa, o anche più di 1600 MPa, e ha anche una buona tenacità. Appartengono a questo tipo di materiale gli americani 17-7PH, 17-5Mo, ecc. 0Cr12Mn5Ni4Mo3Al è una lega a basso contenuto di nichel sviluppata indipendentemente dal mio paese dagli anni '60 agli anni '70, comunemente nota come "69111". La lega è un acciaio inossidabile semiaustenitico indurente per precipitazione con trasformazione in fase controllata. La sua resistenza alla corrosione è tra l'acciaio inossidabile austenitico e l'acciaio inossidabile martensitico. Dopo il trattamento termico, la resistenza alla trazione può raggiungere più di 1600MPa e l'allungamento (δ5) raggiungere oltre il 14%, e il restringimento dell'area (ψ) può raggiungere oltre il 50%. I test preliminari mostrano che l'acciaio inossidabile 69111 non solo ha un'elevata resistenza alla trazione, ma ha anche buone proprietà di plasticità, tenacità e fatica. Può diventare un materiale ideale per la produzione di bulloni ad altissima resistenza. È stato approvato come standard per i bulloni del settore aerospaziale.
La frattura dell'infragilimento da idrogeno dei materiali metallici è un processo complesso di cambiamenti fisici e chimici. Ci sono ancora molti problemi che richiedono alle persone di continuare a esplorare e studiare. Tuttavia, fintanto che comprendiamo i meccanismi di base e le leggi della frattura dell'infragilimento da idrogeno del bullone e prendiamo le precauzioni necessarie con attenzione, possiamo sicuramente prevenire la frattura dell'infragilimento da idrogeno del bullone ed eliminare i rischi di qualità nascosti delle apparecchiature meccaniche.
