Debilitamiento por hidrógeno de pernos de acero aleado (5)
5.5 Utilice materiales resistentes a la corrosión para hacer tornillos
La mayor ventaja de usar materiales resistentes a la corrosión para hacer pernos es que no hay necesidad de enchapado, lo que evita por completo la amenaza de fragilización por hidrógeno. En los vehículos aeroespaciales de países europeos y americanos, se utiliza una gran cantidad de materiales que no requieren galvanoplastia para fabricar pernos. Estos materiales incluyen:
● Aleación a base de hierro A286 (GH2132) con un nivel de resistencia de 1100MPa;
● Wasploy de aleación a base de níquel (GH738) con un nivel de resistencia de 1250MPa;
● Inconnel 718 (GH4169), una aleación a base de níquel con un nivel de resistencia de 1550MPa;
● Aleación de níquel-cobalto MP35N (GH159) con un nivel de resistencia de 1800MPa;
● Acero inoxidable endurecido por precipitación de ultra alta resistencia.
En la actualidad, las condiciones domésticas han cumplido las condiciones para utilizar materiales resistentes a la corrosión para fabricar pernos de alta resistencia. Los materiales comúnmente utilizados para fabricar pernos con una resistencia a la tracción de aproximadamente 1100 MPa son la superaleación GH2132 y la aleación de titanio TB3, TC4, etc.
La aleación de alta temperatura GH2132 (contraparte extranjera A286) es una superaleación a base de hierro con excelente resistencia a la corrosión, rendimiento a alta temperatura y rendimiento a temperatura ultrabaja. Tiene un alto límite elástico, resistencia a la resistencia y resistencia a la fluencia a una temperatura alta de 650 ° C. Después del tratamiento térmico, la resistencia a la tracción (a temperatura normal) es superior a 920 MPa y el alargamiento (δ5) no es inferior al 15%. El Instituto de Materiales Aeronáuticos también ha formulado la especificación especial Q / 6S 1032-1992 "Varillas de aleación YZGH2132 para sujetadores de alta temperatura", que tiene una resistencia a la tracción de hasta 1100 MPa. En la actualidad, este material ha sido ampliamente utilizado en la industria aeroespacial para la fabricación de pernos y tuercas autoblocantes, no solo a temperatura ambiente, sino también a alta temperatura (650 ° C) y ultrabaja temperatura (-196 ° C).
La resistencia a la corrosión de las aleaciones de titanio TB3 y TC4 es muy buena, y la resistencia después de la solución sólida y el envejecimiento puede alcanzar los 1100 MPa. Dado que no se requiere galvanoplastia, la fractura retardada por fragilización por hidrógeno generalmente no ocurre, pero si el contenido de hidrógeno es demasiado alto, provocará la fragilización del material. En la actualidad, la aleación de titanio como material de pernos se ha utilizado ampliamente en el campo aeroespacial.
La aleación de alta temperatura a base de níquel GH738 (correspondiente a wasploy de marcas extranjeras) tiene alta resistencia a la corrosión, alto límite elástico y rendimiento a la fatiga, sin la necesidad de galvanoplastia. La temperatura de trabajo es superior a 730 ℃. Después del tratamiento térmico, la resistencia a la tracción a temperatura ambiente es superior a 1250 MPa. Los materiales que cumplen con Q / 6S 1035-1992 "Barras de aleación GH738 para piezas de sujeción de alta temperatura" se han utilizado para fabricar tuercas autoblocantes de alta temperatura para modelos aeroespaciales.
La aleación a base de níquel de alta temperatura GH4169 (correspondiente a Inconel 718 en el exterior) tiene un buen rendimiento integral en condiciones de alta y baja temperatura, el límite elástico por debajo de 650 ℃ ocupa el primer lugar entre todos los tipos de superaleaciones y tiene buena resistencia a la fatiga, resistencia a la radiación y La resistencia a la oxidación, la resistencia a la corrosión y el buen rendimiento de procesamiento son materiales de uso común para estructuras de vehículos aeroespaciales, así como materiales de uso común para la fabricación de sujetadores. Después de que la aleación se somete a un tratamiento normal de alteración en caliente y envejecimiento en solución sólida, la resistencia a la tracción puede alcanzar más de 1280MPa y el alargamiento (δ5) puede alcanzar más del 15%. Si se agrega el proceso de deformación en frío apropiado, la resistencia a la tracción del material se puede aumentar a más de 1550MPa, y el alargamiento (δ5) es más del 8%. La superficie de la pieza generalmente está lista para su uso después del tratamiento de pasivación, sin galvanoplastia. El uso de la aleación GH4169 para fabricar pernos no solo puede evitar por completo el problema de fragilización por hidrógeno de los pernos, sino que también resuelve la adaptabilidad de los pernos a entornos de alta y baja temperatura. Con este fin, el Instituto de Materiales Aeronáuticos emitió la norma corporativa Q / 6S 1034-1992 "Barras de aleación GH4169 para piezas de sujeción de alta temperatura".
El acero inoxidable endurecido por precipitación es un tipo de acero inoxidable de alta resistencia que puede fortalecerse mediante tratamiento térmico. Después de un tratamiento térmico adecuado (incluido el tratamiento criogénico), la resistencia a la tracción de este tipo de material puede alcanzar más de 1400 MPa, o incluso más de 1600 MPa, y también tiene una tenacidad bastante buena. American 17-7PH, 17-5Mo, etc. pertenecen a este tipo de material. 0Cr12Mn5Ni4Mo3Al es una aleación de bajo contenido de níquel desarrollada independientemente por mi país desde la década de 1960 hasta la de 1970, comúnmente conocida como “69111”. La aleación es un acero inoxidable semi-austenítico de endurecimiento por precipitación con transformación de fase controlada. Su resistencia a la corrosión se encuentra entre el acero inoxidable austenítico y el acero inoxidable martensítico. Después del tratamiento térmico, la resistencia a la tracción puede alcanzar más de 1600MPa, y el alargamiento (δ5) alcanza más del 14%, y la contracción del área (ψ) puede alcanzar más del 50%. Las pruebas preliminares muestran que el acero inoxidable 69111 no solo tiene una alta resistencia a la tracción, sino que también tiene buenas propiedades de plasticidad, tenacidad y fatiga. Puede convertirse en un material ideal para la fabricación de pernos de ultra alta resistencia. Ha sido aprobado como estándar de pernos de la industria aeroespacial.
La fractura por fragilización por hidrógeno de los materiales metálicos es un proceso complejo de cambios físicos y químicos. Todavía hay muchos problemas que requieren que las personas continúen explorando y estudiando. Sin embargo, siempre que comprendamos los mecanismos básicos y las leyes de la fractura por fragilización por hidrógeno del perno y tomemos las precauciones necesarias con cuidado, definitivamente podemos prevenir la fractura por fragilización por hidrógeno del perno y eliminar los peligros ocultos de calidad de los equipos mecánicos.
