عملیات حرارتی

[ghasem motamedi]

فرایندهای عملیاتی حرارتی

عملیات حرارتی، فرایند گرم كردن و سرد كردن فلزی جامد برای رسیدن به خواص مطلوب و دلخواه می‌باشد. دلایلی كه باعث انجام عملیات حرارتی می‌شوند به شرح زیر است:
- تنش‌زدایی، تنش‌های ناشی از عملیات و فرایندهای تولید
- ریز كردن دانه‌بندی
- افزایش مقاومت به سایش با ایجاد لایه سخت بر سطح و در عین حال افزایش مقاومت به ضربه با به‌وجود آوردن مركز نرم‌تر در داخل قطعه
- بهبود خواص فولاد به منظور اقتصادی كردن جایگزینی بعضی از انواع ارزان‌تر فولاد به جای انواع گران آن
- افزایش جذب انرژی ضربه فولاد
- بهبود خصوصیات برش در فولادهای ابزار
- بهبود خواص الكتریكی
- تغییر یا بهبود خواص مغناطیسی

در این مقاله فرایندهای عملیات حرارتی به اختصار معرفی خواهند شد.
● فرایندهای عملیات حرارتی

۱) نرمالایزینگ
این عملیات برای همگن كردن و ریز كردن دانه‌ها انجام می‌شود. فولاد در عملیات نرمالایزینگ بعد از قرار گرفتن در دمای آستنیته شدن در هوای آرام یا با دمش اندك هوا خنك می‌شود. به خاطر خصوصیات ذاتی فرایند ریخته‌گری، عملیات نرماله برای بلوم‌های ریخته شده پیش از انجام هر فرایند دیگری انجام می‌شود. همچنین به‌طور معمول برای قطعات ریخته شده و فورج شده پیش از عملیات آب دادن، عملیات نرماله انجام می‌شود.

۲) آنیلینگ
عنوان آنیلینگ به‌طور كلی به فرایندی اطلاق می‌شود كه در آن فلز تا دمای خاصی گرم می‌شود، سپس در آن دما برای مدتی نگهداری شده و با سرعت مشخص سرد می‌شود. این عملیات برای به دست آوردن فلزی نرم‌تر از حالت شروع عملیات یا ایجاد تغییرات دلخواه در ساختار فلز انجام می‌شود.
دلایل انجام آنیلینگ به شرح زیر است:
- بهبود قابلیت ماشینكاری
- امكان انجام راحت‌تر عملیات كار سرد
- بهبود خواص مكانیكی یا الكتریكی
- افزایش پایداری ابعادی

۳) تنش‌زدایی
تنش پس‌ماند به دلایل مختلف در قطعات ایجاد می‌شود. نورد، ریخته‌گری، آهنگری، خمكاری، آب دادن، سنگ زدن و جوشكاری از جمله منابع ایجاد تنش پس‌ماند در قطعه می‌باشند. در این عملیات، قطعه تا دمای حدود c۵۹۵ حرارت داده می‌شود و سپس به آرامی تا دمای اتاق سرد می‌شود. قسمت‌های درون قطعه نیز باید به دمای مذكور رسیده باشند. در هنگام سرد كردن به این نكته توجه كنید كه تمام نقاط قطعه به‌طور یكنواخت سرد شود خصوصاً در مورد قطعاتی كه پیچیدگی ابعادی دارند. در غیر این صورت مجدداً تنش پس ماند در قطعه ایجاد خواهد شد.

۴) سخت‌كاری سطحی
در این عملیات سطح سخت و با مقاومت بالای سایشی بر روی قطعه ایجاد می‌شود و در عین حال ساختار داخلی قطعه نرم باقی می‌‌ماند كه در برابر ضربه كاملاً مقاومت دارد. سطح سخت شده به عنوان پوسته (Case) و داخل قطعه با عنوان مغز (Core) شناخته می‌شود. معمولاً بعد از عملیات سخت‌كاری سطحی باید عملیات برگشت برای بهبود خواص پوسته انجام شود. یكی از روش‌های سخت‌كاری سطحی، كربوراسیون است. این روش به ۳ صورت كربوره گازی، كربوره مذاب و كربوره جامد انجام می‌شود. در هر روش كربن از محیط اطراف قطعه كه گاز، مذاب یا جامدات است به داخل سطح فولاد كه در دمای حدود ۸۵۰ تا ۹۵۰ درجه سانتیگراد قرار دارد نفوذ كرده و بعد از انجام عملیات آب دادن با ایجاد فاز سخت مارتنزیت باعث افزایش سختی سطح قطعه می‌شود. فولاد مناسب برای انجام عملیات كربوره در حدود ۲/۰ درصد كربن دارد و بعد از انجام عملیات كربوره، میزان كربن در سطح به مقدار ۸/۰ تا ۱ درصد خواهد رسید.

۵) آب دادن
اصطلاح آب دادن به فرایند ایجاد ساختار مارتنزیتی در فولاد اطلاق می‌شود. در این حالت فولاد بعد از قرار گرفتن در دمای آستنیته كه معمولاً در حدود ۸۱۵ تا ۸۷۰ درجه سانتیگراد می‌باشد به سرعت سرد می‌شود.

۶) محیط خنك‌كننده
انتخاب شرایط سرد شدن و محیط مناسب برای هر فولاد بستگی به میزان سختی‌پذیری آن دارد. ضخامت مقاطع و شكل و پیچیدگی قطعه و سرعت مناسب سرد شدن از عوامل مؤثر بر ایجاد ساختارهای متفاوت در حین عملیات آب دادن می‌باشند. محیط‌های خنك‌كننده غالباً گازی یا مایع می‌باشند. بعضی از انواع آن عبارتند از:
- روغن
- آب
- پلیمرهای مذاب
- آب به تنهایی یا همراه با نمك
- گازهای خنثی نظیر هلیم، آرگون و نیتروژن كه به عنوان محیط‌های خنك‌كننده گازی بعد از عملیات آستنیته كردن در خلاء، استفاده می‌شوند.

۷) بازگشت دادن
این عملیات بر روی فولادها یا قطعاتی كه تحت عملیات آب دادن یا نرمالایزینگ قرار گرفته‌اند به منظور افزایش چقرمگی۸ و كاهش سختی انجام می‌شود. عملیات بازگشت برای اغلب فولادها با حرارت دادن آنها در محدوده دمایی ۲۰۵ تا ۵۹۵ درجه سانتیگراد و نگه داشتن در آن دما برای مدت یك ساعت یا بیشتر انجام می‌شود. دما یا زمان بیشتر باعث كاهش سختی و استحكام بیشتر فولاد خواهد شد. ساختار ایجاد شده بعد از عملیات بازگشت در فولاد به عنوان مارتنزیت برگردانیده شده یا Temperd Martensit شناخته می‌شود.

مشخصات عمومی کوره های حمام نمک‏:


از جمله خصوصیات کوره های حمام نمک انتقال حرارت سریع به ‏قطعه و نیز جلوگیری از تغییر ترکیب شیمیایی قطعه با در نظر گرفتن ‏انتخاب نمک مناسب میباشد. این فرایند، فرایندی سریع با حرارت دادن ‏یکنواخت و بازده بالا است. حمامهای نمک در محدوده وسیعی از ‏عملیاتهای حرارتی از جمله، سخت کردن عمومی، کربوره کردن ‏مایع، نیتروره کردن مایع، کربونیتروره، آستمپرینگ، مارتمپرینگ و ‏تمپر کردن به کار میروند. این عملیات برای فلزات آهنی و غیر آهنی ‏متداول میباشد. قطعات در این کوره ها به وسیله انتقال حرارت ‏رسانایی گرم شده و منبع گرما نمک مذاب میباشد. اگر چه سطع قطعه ‏در تماس با نمک قرار میگیرد ولیکن مرکز قطعه نیز تقربیا با همان ‏سرعت سطح گرم میشود و حمام نمک دمای کل قطعه را با سرعت ‏یکسان افزایش میدهد. روشهای دیگر انتقال حرارت یعنی تابش و ‏همرفت نمی توانند حرارت را به طور یکنواخت و سریع به تمام ‏قسمتهای قطعه منتقل کنند ولی در حمام نمک میتوان گرما را سریع و ‏یکنواخت به قطعه منتقل کرد. به عنوان مثال یک میله با قطر 25 ‏میلیمتر میتواند در 4 دقیقه در حمام نمک به دمای حمام برسد، در ‏حالی که 20 تا 30 دقیقه زمان برای رسیدن به دمای مشابه در روش ‏تابشی و همرفتی نیاز است. در این روش حدود 93 تا 97 درصد ‏انرژی بطور مستقیم صرف حرارت دادن قطعه میشود. در کوره های ‏اتمسفری 60 درصد انرژی صرف حرارت دادن میشود و 40 درصد ‏از حرارت به وسیله دود و غبار هدر میرود. از جمله مشخصات دیگر ‏این کوره ها حفاظت سطحی قطعه و جلوگیری از پیچش و تاب ‏خوردن آن میباشد. به دلیل اینکه حمامهای نمک نباید حاوی اکسیژن و ‏دی اکسیدکربن و بخار آب باشند. قطعات غوطه ور شده از تشکیل لایه ‏های اکسید سطح محافظت میشوند. حذف اکسیژن احتمالی موجود در ‏حمام با وارد کردن زغال چوب و سوختن آن در حمام انجام میگیرد ‏دکربوره شدن سطح قطعات فولادی نیز که ناشی از وجود اکسیژن و ‏دی اکسیدکربن است. در حمامهای نمک صورت نمیگیرد. بررسی ‏خاصیت کربن دهی و یا کربن گیری حمام با وارد کردن ورقه های ‏فولادی نازک صورت میگیرد. چنانچه پس از خارج کردن، ورقه ‏فولادی غوطه ور شده نرم تر شده باشد حمام با خاصیت کربن زدایی ‏دارد و اگر خم کردن آن سخت تر باشد حمام کربوره کننده است. حمام ‏نمک یکی از روشهای توصیه شده برای کاهش اثرات مضر حرارت ‏دادن غیر یکنواخت که میتواند باعث تغییر اندازه و شکل قطعه گردد. ‏در حمامهای نمک به دلیل گرم شدن یکنواخت قسمتهای مختلف قطعه ‏این اثرات از بین میرود. محدوده تغییر دما در حمام نمک 3 درجه ‏سانتیگراد و با توجه به نوع طراحی میباشد. لایه جامد ایجاد شده در ‏اطراف قطعه، قطعه را از گرم شدن سریع اولیه و اثرات شوکهای ‏حرارتی محافظت می نماید در ادامه با ذوب شدن این لایه دما کاملا ‏یکنواخت خواهد شد. در انتخاب یک نمک برای شرایط کاری خاص ‏باید به نکات زیر دقت داشت: ‏
‏-‏ نمک بایستی محدوده دمایی کاری مناسب با توجه به دمای ‏مورد نیاز داشته باشد. ‏
‏-‏ نمک نقطه ذوب مناسبی داشته باشد تا مانع از طولانی شدن ‏زمان ذوب و گرمای لازم برای ذوب گردد.‏
‏-‏ نمک به کار رفته باید با سایر نمکهای و سوختهایی که در ‏سیکل عملیات حرارتی مورد نظر به کار میروند سازگار باشد.‏
‏-‏ نمک مورد نظر باید قابلیت جایگزینی و تغییر را داشته باشد.‏
‏-‏ نمک باید به آسانی شسته شود تا بتوان لایه ایجاد شده برروی ‏سطح قطعه را بعد از عملیات حرارتی به راحتی با شستشو از ‏بین برد.‏
در حمامهای نمک مقداری ‏از آهن جذب حمام میشود و به علت تماس با هوا به اکسید آهن تبدیل ‏میشود و میتواند باعث کربن زدایی سطح قطعه گردد. بنابراین با ‏اضافه کردن چند قطعه آجر سیلیسی به حمام مذاب میتوان آهن موجود ‏را به صورت سرباره حذف کرد. در کربن دهی به روش مایع در ‏حمامهای سیانوری نمک شامل 10 تا 15 درصد سیانور سدیم و ‏پتاسیم، حداکثر 40 درصد کربنات سدیم و مقادیر متفاوتی از کلرید ‏سدیم، پتاسیم و یا باریم در محدوده 850-950 درجه سانتیگراد ‏میباشد. در حمامهای سیانوری معمولا از سیانور سدیم استفاده میشود و ‏از سایر نمکها برای تنظیم غلظت کربن و کنترل دما استفاده میشود. ‏مقدار کربن و نیتروژن جذب شده به درصد سیانور و دمای حمام ‏بستگی دارد. هر چه ضخامت سخت شدن بیشتری نیاز باشد دمای ‏بالاتری انتخاب میشود. به دلیل سمی بودن بخارات، باید با هواکش ‏قوی بخارات از محیط خارج شوند و مواد زاید باقی مانده قبل از ورود ‏به پس آبها تجزیه شوند. با توجه به این مشکلات در مورادی حمامهای ‏بدون سیانید به کار میروند به صورتی که کربن به شکل پودر توسط ‏همزن وارد مذاب میگردد و در محدوده دمایی 955‏ċ‏-900 فقط کربن ‏وارد سطح میشود.

[ghasem motamedi]

پديده تردي هيدروژني (http://www.materialengineering.blogfa.com/post-8.aspx)
مقدمه
تردي هيدروژني (Hydrogen Embitterment) فرآيندي است که در آن هيدروژن با نفوذ به ماده فلزي منجر به ايجاد ترک، کاهش انعطاف‌پذيري و در نهايت شکست و تخريب آن مي‌شود. شکست مواد فلزي در اثر پديده تردي هيدروژني اغلب غيرقابل پيش‌بيني و گاه فاجعه‌بار است. دليل آن اين است که براي وقوع شکست، اعمال نيروي خارجي نياز نيست و وجود تنش‌هاي پس ماند (Residual Stress) مي‌تواند به عنوان منبع اعمال تنش عمل کند. آستانه تنش‌هايي که سبب ترک مي‌شود معمولا کمتر از تنش تسليم ماده است بنابراين ماده بدون اينکه تغيير شکل کافي دهد يا صدمات ظاهري آن قابل رويت باشد به صورت ناگهاني و در حقيقت در اثر يک شکست دروني تخريب مي‌شود. حد تردي هيدروژني به مقدار هيدروژن و مدت زماني که ماده در معرض آن قرار گرفته وابسته است. هيدروژن که از لحاظ شعاع اتمي بسيار کوچک است مي‌تواند در طي فرآيند ساخت يا عمليات انجام گرفته روي فلز و يا در حين کاربرد قطعه فلزي به درون آن نفوذ کند. فرآيندهائي نظير اسيدشوئي، پوشش‌دهي الکتريکي (Electroplating)، جوشکاري و بطور کلي تمامي فرآيندهاي مائي پوشش‌دهي که سطح فولاد را در معرض هيدروژن آزاد قرار مي‌دهد ماده را مستعد جذب و نفوذ هيدروژن مي‌کند. وجود مقادير بسيار کم هيدروژن مي‌تواند منجر به بروز پرونده هيدروژني در مواد و فولادهاي استحکام بالا شود.
منابع تنش
تنشي که در حضور هيدروژن مي‌تواند منجر به بروز پديده تردي هيدروژني شود ممکن است از طريق منابع زير اعمال شود:
1. نيروي خارجي و باري که در حين عمليات کاري به فلز اعمال مي‌شود مانند ماشين‌کاري، ارتعاش و نظير آن.
2. تنش‌هاي دروني يا پسماند که پس از فرآيندهاي ساخت قطعه نظير جوشکاري، تغيير شکل مکانيکي و مانند آن در درون قطعه باقي مي‌ماند.
بايد توجه داشت که فرآيند تردي يا خوردگي ناشي از هيدروژن در فلز با مواردي نظير خوردگي خستگي يا خوردگي فرسايشي متفاوت است. اگر تنش اعمالي در حين عمليات تغيير کند و جسم در محيط خوردگي باشد، خوردگي خستگي اتفاق مي‌افتد و اگر تنش عمدتا در مناطق سطحي متمرکز باشد خوردگي فرسايشي صورت مي‌گيرد. اما تردي هيدروني ممکن است تنها با وجود تنش‌هاي پس ماند در قطعه و يا با اعمال تنش خارجي کمتر از تنش تسليم قطعه و به هنگامي که قطعه در معرض نفوذ هيدرون قرار دارد اتفاق بيفتد.
منابع هيدروژن
هيدروژن از راه‌هاي گوناگون به درون فلز نفوذ مي‌کند. گاه ممکن است هيدروژن در حين فرآيند فولادسازي و هنگامي که فلز به صورت مذاب است در آن نفوذ کند و بلافاصله پس از انجماد به صورت فوق اشباع در آن باقي بماند. در اين حالت بدون اينکه قطعه در حين کار بعدي در معرض محيط هيدروژن قرار گيرد بدليل نفوذ ابتدائي هيدروژن مستعد تردي هيدروژني مي‌شود. با انجام عمليات هيدروژن زدائي بويژه در مورد فولادهاي خاص، مقدار هيدروژن را به کمتر از ۳ واحد در ميليون (ppm) مي‌رسانند. بيشترين خطر بروز تردي هيدروژني ناشي از جذب هيدروژن توسط فلز جامد است که مي‌توان آن را "تردي هيدروژني محيطي" ناميد. راه‌هاي نفوذ به فلز عبارتست از:

برخي فرآيندهاي ساخت و عمليات تکميلي بر روي قطعات نظير جوشکاري، اسيدشوئي، فسفاته کردن و پوشش‌دهي الکتريکي.
استفاده از حفاظت کاتدي براي محافظت خوردگي قطعات در صورتي که فرآيند بخوبي کنترل نشود.
به عنوان يک محصول جنبي واکنشي خوردگي نظير شرايطي که واکنش توليد هيدروژن به عنوان واکنش کاتدي عمل مي‌کند و هيدروژن توليد شده به صورت اتمي در فلز نفوذ مي‌نمايد.
انبارکردن قطعات در محيط‌هاي حاوي هيدروژن
مکانيسم تردي هيدروژني
پوشش‌دهي فلزات فرآيندي است که مي‌تواند زمينه‌ساز تردي هيدروژني در قطعه شود. موفقيت‌آميز بودن عمليات پوشش‌دهي به تميز بودن سطح قطعات بستگي دارد. وقتي قطعات فلزي اسيدشوئي مي‌شوند شديدترين منبع هيدروژن براي نفوذ به فلز پايه فراهم مي‌شود. خود فرآيند پوشش‌دهي منبع ديگر حضور و نفوذ هيدروژن است. با توجه به واکنش زير، هيدروژن اتمي توليد شده و در ماده فلزي نفوذ مي‌کند و جذب مي‌شود:
هيدروژن اتمي معمولا به مناطقي نفوذ مي‌کند که بيشترين تنش سه بعدي در آن متمرکز شده است. هيدروژن در تله‌هايي نظير مرز دانه‌ها، مرز تيغه‌هاي مارتنزيت، فصل مشترک‌هاي کاربيد و نظير آن در ساختار فولاذ نفوذ مي‌کند. با افزايش غلظت هيدروژن در اين تله‌ها به حد بحراني، شکست سريع و ترد اتفاق مي‌افتد زيرا نيروي ناشي از حضور هيدروژن مولکولي در دروين اين تله‌ها بسيار زياد و گاه در حد چند هزار psi است که به آساني مي‌تواند قطعات بسيار حجيم را نيز ويران نمايد.
اگر نيروي خارجي به فلز اعمال نشود و يا تنش‌هاي پسماند وجود نداشته باشد، تردي هيدروژني محيطي ممکن است به شکل‌هاي مختلف نظير تاول، ترک داخلي، تشکيل هيدريد و کاهش انعطاف‌پذيري نمود يابد. اما اگر تنش کششي وجود داشته باشد و ميزان آن حتي از تنش تسليم فلز کمتر باشد، ترک ناشي از حضور هيدروژن مستعد اشاعه ترک و در نهايت شکست قطعه مي‌گردد.
هيدروژن از منابع مختلف شيميائي يا محيطي مي‌تواند به مواد فلزي نفوذ کند. اگر محيط خوردگي فعال باشد، هيدروژن ناشي از واکنش خوردگي به شکل اتمي در فلز نفوذ کرده و اگر قطعه فلزي تحت تنش باشد، خوردگي و شکست ناشي از اين حالت scc يا "ايجاد ترک تحت تنش ناشي از خوردگي" (Stress Corrosion Cracking) ناميده مي‌شود. اگر حضور سولفيد هيدروژن سبب ورود هيدروژن به فلز شود فرآيند ايجاد ترک در اين حالت "ايجاد ترک تحت تنش ناشي از سولفيد" يا ssc (Sulphide Stress Cracking) ناميده مي‌شود. البته scc پديده‌اي است که صرفا به هيدروژن متکي نيست و از مواد خورنده مختلف ناشي مي‌شود که به ترک‌هاي زير نفوذ کرده و به اشاعه آنها و رسيدن به آستانه شکست کمک مي‌کند. به اين دليل اگر پاي هيدروژن در ميان باشد و شرايط خوردگي تحت تنش فراهم باشد و فرآيند را Hscc يا "ايجاد ترک تحت تنش ناشي از خوردگي در حضور هيدروژن" مي‌نامند. به هر صورت، تردي هيدروژني و Scc هر دو از نوع شکست تاخيري هستند که باعث ايجاد ترک، کاهش انعطاف‌پذيري و ضربه‌پذيري فلز و در نهايت شکست ناگهاني‌تر در تنش‌هاي کمتر از تنش تسليم فلز مي‌شوند.
تردي هيدروژني در مواد استحکام بالا
پديده تردي هيدروژني مشکل همه مواد فلزي نيست، بلکه عمدتا فولادهاي استحکام بالا، آلياژهاي کونچ تمپر شده، فولادهاي نرم کار سخت شده، آلياژهاي تيتانيوم در شکل هيدريدي و آلياژهاي آلومنيوم کاملا پير سخت شده در معرض بروز آن هستند. تردي هيدروژني پاشنه آشيل فولادهاي استحکام بالاست. با وجود سال‌ها پژوهش، هنوز نکات بسياري در اين زمينه بي‌پاسخ مانده است. در اتصالات فولادهاي کربني استحکام بالا که عمدتا داراي پوشش نيز هستند و در صنايع خودروسازي يا هوا ـ فضا مورد استفاده قرار مي‌گيرند پديده تردي هيدروژني به وفور ديده مي‌شود. با توجه به اينکه وقوع شکست با هيچگونه سابقه يا نشانه‌اي از گلوئي شدن (Necking) يا خوردگي همراه نيست و به صورت يک پديده شکست تاخيري اتفاق مي‌افتد، خطرات ناشي از آن بسيار زياد است بويژه آنکه اين نوع اتصالات رزوه دار اغلب در کاربردهاي بحراني مصرف مي‌شوند. به عنوان نمونه در قطعات خودرو، اتصالات فولاد کونچ تمپر استحکام بالا تا سختي HRC 38 كه به صورت سرد سخت کاري شده و داراي پوشش کادميم بوده و تحت گشتاور زياد قرار داشته، شکست آن با تاخير چند روز روي داده است. مهره‌هاي بحراني در هليکوپتر که کونچ تمپر استحکام بالا تا سختي HRC 50 بوده و پوشش فيزيکي بخار کادميم داشته و در عمل تحت بار شديد بوده پس از چند سال تاخير در آنها شکست اتفاق افتاده است. پيچ‌هاي بحراني در هواپيما از نوع کونچ تمپر استحکام بالا تا HRC 45 با پوشش کادميم و تحت گشتاور زياد با شکست تاخيري چند ساعته مواجه بوده‌اند. تمامي اين موارد حاکي از حساسيت موضوع است زيرا وقوع شکست چه بسا از چند لحظه تا چند سال پس از نصب اتصالات صورت گيرد. اين در حالي است که اين اتصالات ممکن است تمامي مشخصه‌ها وآزمايش‌هاي مربوطه را پاسخ دهند اما پس از نصب دچار پديده تردي هيدروژني شوند. در مورد مواد استحکام بالا تنها حضور چندppm هيدروژن نفوذ کرده در فلز مي‌تواند باعث ايجاد ترک شود.
اتصالات رزوه دار
بطور کلي اتصالات نظير پيچ و مهره‌ها، پرچ‌ها، پين‌ها، ميخ‌ها و بست‌ها مستعد خوردگي محيطي هستند. دو مشخصه شرايط مونتاژ و تنش‌هاي اعمالي، شرايط شکست و تخريب آنها را فراهم مي‌آورد. از آنجا که اتصالات با مواد مختلف به هم متصل مي‌شوند، خوردگي دو فلزي مي‌تواند منجر به تخريب اجزا اتصال شود. خوردگي شکافي نيز ممکن است در اثر نفوذ آب غليظ به فصل مشترک اجزا مونتاژ شده مثل پيچ و مهره منجر به تخريب در شکاف گردد. اما عامل مهم در انتخاب مواد يا پوشش اتصالات استحکام بالا پديده تردي هيدروژني است.
اتصالات ممکن است تحت بار استاتيکي يا خستگي قرار داشته باشند. بار استاتيکي مي‌تواند از نوع کششي، برشي، خمشي يا پيچشي باشد. شرايط بارگذاري گاه به صورت ترکيبي اتفاق مي‌افتد. دلايل ديگري نيز براي شکست اتصالات وجود دارد نظير مسائل محيطي، مسائل توليد، نصب يا استفاده غيرصحصح. خوردگي به شکل‌هاي مختلف مثل خوردگي محيطي، خوردگي غوطه‌وري در مايع، خوردگي گالوانيک، خوردگي شکافي، Scc و بالاخره تردي هيدروژني در شکست اتصالات سهم دارد. بنابراين در کنار انتخاب صحيح مواد، به موضوع عمليات حرارتي، ماشينکاري يا نورد رزوه ها، ساخت، مونتاژ و طراحي نيز به عنوان عوامل موثر بر شکست اتصالات نيز بايد توجه داشت. از طريق تجزيه و تحليل شکست مي‌توان سهم عوامل موثر را در بروز شکست تعيين کرد. وجود برخي عناصر در فولاد نظير آرسنيک، سلنيم، تلوريم، آنتيموان و فسفر، نفوذ هيدروژن به فلز را تسريع مي‌بخشد. سم‌هاي کاتدي در محلول‌هاي مائي يعني سيانيدها نيز اين روند را تشديد مي‌کند. هر چه بازدهي حمام‌هاي پوشش‌دهي الکتريکي نيز کمتر باشد هيدروژن بيشتري توليد مي‌شود و خطر بروز تردي هيدروژني در فلز افزايش مي‌يابد. گرچه تعيين حد سختي قطعه براي بروز خطر تردي هيدروژني به صورت دقيق ممکن نيست اما معمولا قطعات و اتصالاتي که تا سختي HRC 35 و بيشتر عمليات حرارتي شوند در معرض اين تهديد هستند.
روش‌هاي جلوگيري از تردي هيدروژني
براي جلوگيري از بروز پديده تردي هيدروژني بايد به گونه‌اي عمل نمود که اتصالات و قطعات قبل از استفاده شدن و ورود به سيکل عمليات کاري، هيدروژن جذب ننمايند. به صورت مشخص، درمورد عمليات پوشش‌دهي اتصالات، استفاده از حمام‌هاي شستشو و پوشش‌دهي با هيدروژن کم توصيه مي‌شود. اما در هر حال در مورد فولادهاي استحکام بالا که داراي سختي بيشتر از HRC 40 هستند عمليات تنش‌زدائي در دماي ۲۳۰ـ150 درجه سانتي گراد قبل از فرآيند پوشش‌دهي لازم است. بعد از پوشش‌دهي نيز بلافاصله قطعات بايد حداقل در دماي ۱۹۰درجه سانتي گراد به مدت ۴ ساعت در کوره گرم شوند. در جدول (۱) مدت زمان مورد نياز براي عمليات هيدروژن زدائي قطعات در ۲۱۰ـ190 درجه سانتي گراد بسته به استحکام کششي قطعه ارائه شده است.


جدول (۱): رابطه استحکام کششي قطعه و مدت زمان هيدروژن زدائي


استحکام کششي (Mpa)

ساعت

1050 <

نياز نيست

1450ـ1051

2

1800ـ1451

18

1800>

24

گرم کردن قطعات تا دماي ۲۰۰ درجه سانتيگراد به منظور خارج شدن هيدروژن جذب شده در فلز صورت مي‌گيرد. مدت زمان عمليات به استحکام فلز بستگي دارد. از آنجا که فرآيند حرکت هيدروژن اتمي از درون فلز نوعي فرآيند ديفوزيوني است و به دما و زمان بستگي دارد، هر چه استحکام فلز بيشتر باشد به دما و زمان بيشتري براي نفوذ نياز است. برخي معتقدند عمل گرمايش براي رهائي از تردي هيدروژني معمولا هيدروژن را از بين نمي‌برد. يا آزاد نمي‌سازد بلکه آرايش و توزيع مجدد هيدروژن را در تله‌هاي عميق که خطر کمتري دارد صورت مي‌دهد. عمليات گرمايش براي هيدروژن‌زدائي بايد حداکثر ظرف مدت يک ساعت بعد از فرآيند پوشش‌دهي و قبل از بروز هر گونه ترک در اثر وجود تنش‌هاي باقيمانده صورت گيرد.