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標(biāo)題: NASA Fastener Design Manual緊固件設(shè)計(jì)手冊(cè) - 翻譯 4/14 [打印本頁(yè)]
作者: 達(dá)文中    時(shí)間: 2019-10-24 08:17
標(biāo)題: NASA Fastener Design Manual緊固件設(shè)計(jì)手冊(cè) - 翻譯 4/14
本帖最后由 達(dá)文中 于 2019-10-24 08:18 編輯

腐蝕


電偶腐蝕

當(dāng)兩種不同的金屬在電解液中存在時(shí),，如水分,，就會(huì)形成電偶腐蝕。兩種材料中最活躍的(陽(yáng)極)被侵蝕并沉積在最不活躍的(陰極)上,，這就產(chǎn)生一個(gè)電偶電池（原電池）,。請(qǐng)注意,，下面列表中兩種材料的距離越遠(yuǎn)，它們之間的電偶作用就越大。
根據(jù)參考文獻(xiàn)2,，一些常用工程材料的電偶等級(jí)如下:

1
Magnesium (most  active)
鎂(最活躍)
2
Magnesium alloys
鎂合金
3
Zinc
鋅
4
Aluminum 5056
鋁5056
5
Aluminum 5052
鋁5052
6
Aluminum 1100
鋁1100
7
Cadmium
鎘
8
Aluminum 2024
鋁2024
9
Aluminum 7075
鋁7075
10
Mild steel
低碳鋼
11
Cast iron
鑄鐵
12
Ni-Resist
Ni-抗蝕劑
13
Type 410 stainless  (active)
410型不銹鋼(活潑型)
14
Type 304 stainless  (active)
304型不銹鋼(活潑型)
15
Type 316 stainless  (active)
316型不銹鋼(活潑型)
16
Lead
鉛
17
Tin
錫
18
Muntz Metal
蒙氏銅鋅合金
19
Nickel (active)
鎳(活潑型)
20
Inconel (active)
鉻鎳鐵合金(活潑型)
21
Yellow brass
黃銅
22
Admiralty brass
金鐘黃銅
23
Aluminum brass
鋁黃銅
24
Red brass
紅黃銅
25
Copper
銅
26
Silicon bronze
硅青銅
27
70-30 Copper-nickel
70-30銅鎳
28
Nickel (passive)
鎳(鈍化)
29
Inconel (passive)
鉻鎳鐵合金(鈍化)
30
Titanium
鈦
31
Monel
蒙乃爾銅-鎳合金
32
Type 304 stainless  (passive)
304型不銹鋼(鈍化)
33
Type 316 stainless  (passive)
316型不銹鋼(鈍化)
34
Silver
銀
35
Graphite
石墨
36
Gold  (least active)
金(最不活躍)
請(qǐng)注意活潑型和鈍化后的304和316不銹鋼之間的差異,。這里的不同之處在于通過(guò)在空氣爐中氧化或用酸處理表面來(lái)完成不銹鋼的鈍化以形成氧化物。這種氧化物表面在兩種情況下都是相當(dāng)惰性的,，并且阻止了電偶活動(dòng),。由于陽(yáng)極在原電池中被腐蝕，所以它應(yīng)該在電池中占較大的質(zhì)量,。因此,，在不銹鋼或銅組件中使用碳鋼作為緊固件是一個(gè)糟糕的設(shè)計(jì)。反過(guò)來(lái),，不銹鋼緊固件可用于碳鋼組裝件,，因?yàn)樘间撌顷?yáng)極。鎂因?yàn)樗母邚?qiáng)度重量比經(jīng)常用于輕量化設(shè)計(jì),。但是,，它必須通過(guò)惰性涂層(如鉻酸鋅底漆)與緊固件完全絕緣，以防止極端的電偶腐蝕,。在電鍍系列中,，鍍鎘或鍍鋅緊固件與鎂最接近，如果絕緣涂層損壞,，則是最兼容的緊固件,。

應(yīng)力腐蝕


當(dāng)受張拉應(yīng)力的零件被放置在腐蝕性環(huán)境中時(shí)，就會(huì)發(fā)生應(yīng)力腐蝕,。由于腐蝕環(huán)境產(chǎn)生的表面缺陷(通常是凹坑或裂紋),，一個(gè)原本具有延展性的部件將在應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其屈服強(qiáng)度的情況下失效。一般來(lái)說(shuō),，材料的熱處理溫度越高(延展性越低),，就越容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。緊固件材料制造商已被迫開(kāi)發(fā)對(duì)應(yīng)力腐蝕不太敏感的合金,。在不銹鋼中,，A286是航空航天使用的最佳緊固件材料。它不容易受到應(yīng)力腐蝕,，但通常只生產(chǎn)160-ksi的強(qiáng)度(220-ksi A286緊固件可在特殊訂單上購(gòu)買(mǎi)),。強(qiáng)度較高的不銹鋼緊固件(180至220 ksi)通常由17-7PH或17-4PH制成，它們易受應(yīng)力腐蝕,。如果成本和進(jìn)度不受限制,，可以使用Inconel 718或MP35N等高溫合金緊固件。另一種選擇是使用高強(qiáng)度碳鋼(如H-11工具鋼,，其極限抗拉強(qiáng)度為300 ksi)并提供腐蝕保護(hù)。然而，如果可能的話,，最好使用更多普通品種和強(qiáng)度的緊固件,，而不是使用一些高強(qiáng)度的緊固件。高強(qiáng)度緊固件(大于180 ksi) 會(huì)帶來(lái)諸如脆性,、嚴(yán)重缺陷,、鍛造封頭、螺紋冷軋以及嚴(yán)格質(zhì)量控制程序的必要性等問(wèn)題,。質(zhì)量控制程序如X射線,，染料滲透劑，磁粉,，螺紋半徑和頭部半徑檢查通常用于高強(qiáng)度緊固件,。


氫脆


每當(dāng)存在與金屬密切相關(guān)的游離氫時(shí)，就會(huì)發(fā)生氫脆,。由于大多數(shù)電鍍工藝是電解槽類型,，因此存在游離氫。有三種類型的氫金屬問(wèn)題：(1)氫化學(xué)反應(yīng)：氫與鋼中的碳反應(yīng)生成甲烷氣體,，可導(dǎo)致裂紋擴(kuò)展和強(qiáng)度降低,。氫還可以與鈦、鈮或鉭等合金元素反應(yīng)形成氫化物,。因?yàn)闅浠锏膹?qiáng)度不如母體合金,，所以它們降低了零件的整體強(qiáng)度。(2)內(nèi)部氫脆：氫可以留在溶液間隙中(顆粒結(jié)構(gòu)中的晶格之間),，并可在驗(yàn)證測(cè)試后導(dǎo)致延遲故障,。沒(méi)有外部跡象表明氫的存在。(3)氫環(huán)境脆化：這個(gè)問(wèn)題只存在于高壓氫環(huán)境中,，例如儲(chǔ)氫罐,。除非緊固件在這種壓力容器內(nèi)受到壓力，否則不會(huì)出現(xiàn)這種情況,。大多數(shù)電鍍規(guī)范現(xiàn)在規(guī)定,，電鍍碳鋼緊固件“應(yīng)在電鍍后2小時(shí)內(nèi)在375±25°F下烘烤不少于23小時(shí)，以提供氫脆消除”(參照標(biāo)準(zhǔn)MIL-N-250270),。過(guò)去,，電鍍規(guī)范要求在電鍍后4小時(shí)內(nèi)在375±25°F下烘烤3小時(shí)。這種處理被發(fā)現(xiàn)是不充分的,，大多數(shù)電鍍規(guī)格在1981-82年度進(jìn)行了修訂,，以反映較長(zhǎng)的烘烤時(shí)間。氫脆問(wèn)題也隨著緊固件強(qiáng)度的增加而增加,。


鎘脆


材料的氫脆失效被很好地記錄下來(lái)(參考文獻(xiàn) 3),，但是鎘的脆化效應(yīng)并沒(méi)有被記錄,。一般來(lái)說(shuō)，鍍鎘部件的失效起始溫度可低至325°F,，而鎘脆失效起始溫度可達(dá)400°F左右,。由于這兩種元素通常都存在于鍍鎘部件的高溫故障中，兩者的共同作用可能是災(zāi)難性的,。每種方法的單獨(dú)作業(yè)效果是不確定的,。

參考文獻(xiàn):
2. Pret,ention uf Material Deterioration: CorrosionControl Course–U. S. Army Logistics Engineering Directorate–Nov. 1970.
3. ASM Metals Handbook. 9th ed., Vols. 1, 2, 3, 5, 13, American Society for Metals, Metals Park, OH

  

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