氢脆试验方法：与测试要点

氢脆试验方法主要有HB 5067.1—2005和ASTM F519—2017，可以根据用户的试验要求选择的相应的试验方法。

以下介绍的内容依据HB 5067.1—2005。

1.试验原理

氢脆是由于材料所吸收的氢和应力的综合作用，在小于屈服强度的静载荷作用下，持续一定时间发生的材料早期脆性断裂。镀覆工艺过程中吸收的氢可导致材料在使用过程中发生氢脆断裂。氢脆试验就是根据氢脆产生的原理，采用对氢脆敏感的缺口拉伸试样，镀覆后施加静载荷进行持久拉伸，以评定镀覆工艺氢脆倾向及镀覆产品的氢脆性能。

2.试样及制备

试样的轴线平行于材料的轧制纤维方向。试样一般先进行粗加工，再热处理到材料的要求抗拉强度，最后精加工到规定尺寸。不允许在热处理后对试样进行矫直，不允许对试样进行酸洗和阴极电解处理。缺口的加工在热处理后进行，采用中软细粒氧化铝砂轮磨削，磨削量不宜过大，应充分冷却。不允许对缺口进行摩擦抛光。缺口根部应圆滑。

试验采用的试样为缺口圆棒拉伸试样，形状和尺寸应符合图17-1的规定，除图17-1中已注明的尺寸偏差外，其余尺寸偏差应符合HB 5800—1999的规定。试样缺口根部应力集中系数（K_t）为4.0。

图17-1 氢脆缺口圆棒拉伸试样（R0.12，K_t=4.0）

3.测试要点

（1）试样数量

1）评定镀覆工艺的氢脆倾向采用6根试样。(www.xing528.com)

2）评定产品的氢脆性能采用2根试样。

（2）试验设备 氢脆试验要求试验设备具有连续加载和持久拉伸能力的试验机。一般在持久试验机上施加载荷进行室温持久拉伸试验。试验机承载能力至少为30kN，负荷示值相对误差不得超过±1%，示值相对变动性不得超过1%，受力同轴度不得超过15%，试验机应检定合格并在有效期内使用。

（3）试验载荷的计算 评定氢脆时，首先要确定试样的缺口强度，每批试样抽检3～5根试样进行室温拉伸，测定缺口抗拉强度，抽检试样中每根试样的缺口抗拉强度应在平均值的±68MPa之内。

试验加载载荷根据试样横截面积计算，所加载荷为试样缺口横截面积（镀覆前）乘以缺口试样平均抗拉强度值的75%。

（4）试验测试 将氢脆试样装夹在持久试验机上，在室温下施加根据试样缺口横截面积（镀覆前）计算的加载载荷进行室温持久测试，观察其在达到规定时间前是否发生断裂。

4.试验结果的处理与评定

1）试样在规定的载荷下持久拉伸200h不断裂，则认为该次氢脆评定试验通过。如果有一根试样断裂时间小于200h，则认为该次氢脆试验未能通过，所评定的镀覆工艺具有氢脆倾向或产品的氢脆性能不合格。

2）分析断裂原因，应综合考虑基材含氢量和各加工工艺（如热处理）等增氢因素的影响。如果断裂试样的金相检查或其他方法检查表明试样存在某种冷加工缺陷时，应重新进行试验；如果试样存在裂纹、研磨过烧和非金属夹杂等缺陷，则认为试验结果无效。

3）断裂原因确定并修正后，方可重新试验评定。

4）采用氢脆敏感性更高的材料制备的试样进行产品的氢脆性能评定时，如果试样在规定的静载荷下持久拉伸200h不断裂，则认为产品氢脆性能合格；如果断裂时间小于200h，允许采用产品材料制备的氢脆试样进行重新评定。