La fragilización del hidrógeno es un problema grave, puede causar cambios en la estructura de los materiales y conducir a una fuerte disminución de las propiedades mecánicas. A pesar de décadas de investigación en profundidad, todavía hay muchas incertidumbres sobre la fragilización del hidrógeno.
Los materiales que son más susceptibles a la fragilización por hidrógeno incluyen acero de alta resistencia, aleaciones de titanio y aleaciones de aluminio. La Entrada de hidrógeno en metales y aleaciones es un factor importante en la formación de fragilización por hidrógeno. Este proceso en sí es bastante complejo y la velocidad de entrada de hidrógeno también depende de muchas variables. Además de la corrosión, las fuentes de hidrógeno también incluyen procesos de fabricación de acero, descomposición inadecuada del lubricante, entornos de tratamiento térmico, procesos de soldadura y procesamiento mecánico en ambientes húmedos. Además, la mayoría de los riesgos de fragilización parecen ocurrir durante el proceso de tratamiento electroquímico de la superficie.
1. La fragilización interna de hidrógeno, causada por la absorción excesiva de gas hidrógeno por materiales metálicos durante la fundición, forja, soldadura, galvanoplastia o procesos de decapado;
2. fragilización ambiental de hidrógeno, que es una fractura frágil producida bajo la acción combinada del estrés y la atmósfera de hidrógeno u otros medios que contienen hidrógeno.
Ejemplos típicos de fragilización de hidrógeno se producen en materiales como acero al carbono y acero aleado. La resistencia o dureza de los sujetadores es un parámetro de núcleo.
Pernos, tornillos y pernos con una resistencia a la tracción superior a 1000MPa, una dureza del núcleo superior a 320HV y una dureza superficial mínima de 450HV; sujetadores de alta resistencia como tornillos autorroscantes con una dureza superior a 40HRC; y las arandelas elásticas con una dureza superior a 40HRC están en riesgo de fragilidad por hidrógeno.
La fragilización de hidrógeno en los sujetadores es un proceso de falla frágil retrasado. Las fracturas ocurren después de la instalación y Solo ocurren en sujetadores bajo tensión de tracción (con muy pocas excepciones, como algunos componentes de resorte especiales formados en frío que tienen una tensión de tracción residual y pueden fracturarse incluso sin instalación). El nivel de tensión de tracción en los sujetadores es un parámetro decisivo, ya que es más probable que los sujetadores experimenten una fractura por fragilidad por hidrógeno bajo altas fuerzas de carga. Sin embargo, los sujetadores también pueden fracturarse incluso cuando la resistencia a la tracción es menor que la carga aplicada. Este fallo se produce en algún momento después de ensamblar los sujetadores. Normalmente, las fracturas ocurren varias horas o días después de la instalación del sujetador. La fragilización de hidrógeno rara vez ocurre segundos o meses después del ensamblaje, y cuando ocurre, ocurre repentinamente sin ninguna advertencia o señales obvias. La falla de los componentes durante la operación generalmente tiene un alto costo.
La superficie de la fractura por fragilización de hidrógeno exhibe una fractura no dúctil. Los ingenieros de materiales experimentados generalmente utilizan microscopía electrónica de barrido para la inspección, y la apariencia de la fractura frágil es muy similar a la causada por otras causas de fractura intergranular.
^ Figura 1: Despliegue de hidrógeno que causa fractura intergranular en pernos
1. El hidrógeno impregna en los sujetadores.
2. El hidrógeno en el sujetador se difunde a las zonas de tensión de alta tracción.
3. El hidrógeno se segrega a los límites del grano, inclusiones, fracturas y otros defectos.
4. Se alcanza la concentración crítica de hidrógeno.
5. Las grietas se propagan del punto 2 al punto 5, hasta que el sujetador ya no puede soportar la fuerza de carga aplicada y eventualmente se fractura.
^ Figura 2: El hidrógeno derivado de grietas se filtra en los sujetadores
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