电镀涂层氢脆ASTM-F519(中文翻译版).doc

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电镀/涂层工艺和使用环境的机械氢脆评定的标准试验方法（等同采用ASTMF519-17a）（中文翻译版）

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1.目的Purpose

本试验方法描述了机械试验方法，并规定了可导致钢氢脆的涂层和电镀工艺的验收标准。

还可以评估在使用环境中遇到的化学品的后续暴露情况。

2.范围Scope

适用于评定可导致钢氢脆的涂层和电镀工艺是否满足要求，还可用作新电镀/涂层工艺的鉴定试验和电镀/涂层工艺控制的定期检查审核。

3.职责Responsibility

程序执行：

实验室授权制样人员

程序监督：

实验室技术负责人及相关责任人

4.原理Principle

4.1电镀/涂层工艺——本试验方法提供了一种方法，通过验证生产操作（如表面处理、预处理和电镀/涂层）期间的严格控制，在制造过程中检测钢零件可能的氢脆。

它还将用作新电镀/涂层工艺的鉴定试验和电镀/涂层工艺控制的定期检查审核。

4.2使用环境——本试验方法提供了一种方法，用于检测在制造、检修和使用寿命期间，由于与化学品接触，钢部件（镀/涂或裸）可能发生的氢脆。

在使用环境中进行测试的详细信息见附录A5。

5.术语及定义TermsandDefinition

5.1定义——本试验方法中使用的术语定义见术语B374、术语E1823和术语F2078。

5.2缩略语和缩写：

a/W=缺口深宽比

d/D=缺口处的小直径与大直径之比

fps=英尺-磅-秒

HRC=洛氏硬度C级

ID=内径

ISL=增量阶跃负载

kip=磅负载乘以1000

ksi=磅/平方英寸乘以1000

Kt=应力集中系数

LS=纵向短横向

NFS=缺口断裂强度

OD=外径

psi=磅力/平方英寸

RMS=均方根

SCE=饱和甘汞电极

SLT=持续荷载试验

T.I.R.=指示总跳动量

6.仪器Equipments

6.1试验机——试验机应在规程E4和试验方法E292（如适用）的校准、力范围、分辨率、弯曲应变和验证指南范围内。

6.1.1用于缺口圆形拉伸试样的试验机上的力测量应通过分析计算（如静重或杠杆臂式吊重机）或常规经验测量（电子输出），如应变计称重传感器。

不允许估算仅由荷载环挠度产生的试验荷载，除非已知并考虑了试样夹持接头柔度的影响，并且在规程E4和试验方法E8/E8M公差范围内。

应变计称重传感器的测量/结果可与荷载环挠度一起使用。

6.2夹持装置——各种类型的夹持装置可用于拉伸或弯曲，以将试验机或自加载框架施加的荷载传递给试样。

6.3系列加载——样品可单独或以系列倍数加载在试验架上。

加载到单个试验框架上的所有试样应具有相同的合格NFS±1%。

如果一个或多个试样在指定的试验期间断裂，则应移除断裂的试样，用虚拟试样替换，并将加载链放回加载状态。

剩余试样的总加载时间（即试验持续时间）应延长至6.3.1中详述的任何卸载时间。

采购规范或认可的工程管理局可选择将每个试验框架的荷载限制为一个试样。

6.3.1负载下的延长时间（ETUL）——如果总空载时间（挂钟）超过总试验持续时间的10%（例如，对于200h试验中的20h）；然后应将负载时间延长超过10%（即超过20h）的空载时间。

采购规范或认可的工程管理局可选择放弃该延长的负载时间（ETUL）协议。

6.4使用环境试验——对于在使用环境中进行的试验，应使用惰性容器和夹具布置，该布置与试样适当电隔离或进行补偿以防止电偶耦合，以在水环境中进行试验。

根据参考试验方法G5，可使用参考饱和甘汞电极（SCE）或等效参考电极（如Ag/AgCl）控制试样的腐蚀电位。

7.试剂和试样SolutionandSamples

7.1材料：

7.1.1钢材应：

7.1.1.1A级——根据SAEAMS6415（以前的SAEAMS-S-5000和MIL-S-5000）空气熔炼的SAE4340钢，或

7.1.1.2B级——根据SAEAMS6414，VAR（真空电弧重熔）SAE4340钢。

7.1.1.3如果未规定等级，则应使用A级。

7.1.2氧化铝（150目或更细）和180目碳化硅纸。

7.1.3符合AMS2430的条件射弹。

7.2试剂：

7.2.1防腐化合物，符合MIL-PRF-16173，2级要求。

7.2.2氰化镉电镀槽（SAEAMS-QQ-P-416，原联邦规范QQ-P-416）。

（表2）。

7.2.3维护化学品、清洁剂、脱漆剂和水环境。

7.2.4铬酸（CIDA-A-55827，原联邦规范O-C-303D）。

7.2.5水（规范D1193类型IV）。

7.3环境、安全与健康（ESH）——设备、材料、溶液和排放物（如适用）应按照适用的ESH管理法规进行控制、处理、使用和处置。

7.4试样

7.4.1以下附录中给出了两种类型试样的尺寸图和公差

7.4.1.11型缺口试样

1a型：

缺口、圆形、张力

1a.1型：

符合图A1.1的标准尺寸

1a.2型：

尺寸过大，如图A1.2

1b型：

凹口、圆形、张力自紧夹具，如图A2.1-A2.5

1c型：

符合图A2.6、图A2.7的凹口、圆形、弯曲自紧夹具

1d型：

如图A2.8，图A2.9，切口，C型环，弯曲自紧夹具

1e型：

切口、方形、弯曲，如图A3.1

7.4.1.2类型2——光滑试样

2a型：

符合图A4.1、图A4.2要求的O形圈、弯曲自紧夹具

7.4.2缺口圆拉伸、圆弯曲和方弯曲试样应沿纵向晶粒方向加载，但C型环和O型环只能沿垂直于纵向晶粒方向加载。

7.5制造

7.5.1使用有限元分析（FEA）和图纸中的尺寸计算每种试样类型的应力集中系数（Kt）。

注：

记录分析的ASTM研究报告正在编制中，参考号将包含在未来的修订版中。

A根据尺寸公差的最坏情况组合计算出的最小和最大Kts。

7.5.2如果60°切口角度不允许在切口根部进行电镀/涂层，则只有在事先获得认可的工程管理局批准的情况下，才可使用90°±1°的角度。

7.5.3试样的基准材料/条件为正火和回火、冷拔棒材、符合AMS6415（A级，见7.1.1.1）的气熔SAE4340钢或符合AMS6414（B级，见7.1.1.2）的VARSAE4340钢，根据试验方法E18，按照AMS2759/2A级进行热处理，拉伸强度在260~280ksi（51~53洛氏C硬度计（HRC））之间。

根据规程E29，四舍五入允许三次测量平均值的绝对硬度范围为50.6~53.4HRC。

7.5.3.1只有经认可的工程管理局同意，才可替换其他钢材或最终硬度。

应按照12.1.2的要求报告与基线的偏差。

7.5.4所需的毛坯。

7.5.5根据AMS2759/2A级或B级，作为成品零件进行热处理，强度等级为260~280ksi，如下所示：

7.5.5.1在1500–1550℉的保护气氛中奥氏体化，然后在油中淬火。

7.5.5.2在425–490℉温度下，两次回火，每次2小时。

7.5.6根据试验方法E8/E8M和表1，通过拉动4个试样来验证热处理响应。

7.5.7精加工缩小的截面和切口结构。

7.5.7.1整个缺口应磨平至合适的尺寸。

7.5.7.2不允许对缺口进行单点加工。

7.5.7.3不允许打磨切口。

7.5.7.4不允许在试样制造期间对缺口进行喷丸/喷砂/机械清理。

7.5.8磨削后，所有试样应按照AMS2759/11在375±25℉（190±14℃）温度下进行4-5小时的应力消除烘烤。

应力消除烘烤期间，应使用适当的保护措施防止因表面氧化而变色。

7.5.9禁止酸性或阴极电解清洗。

7.5.10最终热处理后禁止矫直。

7.6储存

7.6.1应力消除烘烤后，所有试样在贮存期间应加以保护，以防腐蚀。

一种可行的保护方法是用符合MIL-PRF-161732级要求的防腐化合物覆盖试样。

7.7检查

7.7.1一批应包括从同一方向的同一炉钢上切下、在同一炉负荷下一起热处理、一起淬火和回火、一起经受相同制造工艺的试样。

7.7.2如果该批次样品的检验结果符合表1和7.8的要求，则该批次中的所有缺口试样应适合试验目的。

7.8灵敏度试验

7.8.1按照7.4至7.9的要求制造和检验后，应将六个试样暴露在两个不同的脆化环境中，以证明每批试样对氢脆的敏感性。

7.8.1.1三个试样应在光亮氰化镉溶液中通过处理A（表2）产生的高脆化条件下电镀，其余三个试样应在处理B（表2）的低脆化条件下电镀。

只有经认可的工程管理局批准，才可使用等效的电镀/涂层或施加电位，前提是证明其灵敏度与表2中的灵敏度相同。

7.8.2使用SLT方法，只有在施加表3中规定的持续荷载后24小时内所有三个经处理A镀层的试样和200小时内未经处理B镀层的三个试样均为断裂时，每批试样才应具有适当的灵敏度。

7.8.3使用ISL试验方法，每批试样应具有适当的灵敏度，前提是通过处理A电镀的所有三个试样在小于50%NFS的条件下产生裂纹，并且通过处理B电镀的所有三个试样在表3中确定的90%NFS以上断裂。

与本标准一起使用的加载配置文件为15个加载增量（5%NFS，持续1小时）加上5%NFS，每个增量2小时，或（15/5/1）+（5/5/2），对于最大预期负载100%NFS，总计最多24小时加载配置文件。

7.9认证

7.9.1制造和销售的每批样品应以书面形式证明其符合本节规定的条件，包括以下信息：

7.9.1.1试样批制造商。

7.9.1.2钢材供应商、炉号、化学成分和热处理响应证书。

7.9.1.3试样批热处理工艺认证。

7.9.1.4表1和7.9中要求的试验结果，包括相应的平均断裂荷载，单位为X.XXkips（1kip=1000磅荷载）。

表1缺口试样的批量验收标准

A如果不满足任何取样试样的硬度要求，则仅应使用单独检查是否符合这些要求的批次试样进行试验。

表2电镀液组成及灵敏度试验操作条件

A溶液配制时可能不需要添加氢氧化钠，因为添加1oz/gal的氧化镉相当于0.6oz/gal的游离氢氧化钠。

B目前委员会所知的Colcad100的唯一制造来源是俄亥俄州布伦瑞克的哥伦比亚化学公司，。

如果您知道替代制造商，请将此信息提供给ASTM国际总部。

你的意见将在负责的技术委员会会议上得到认真考虑，你可以参加会议。

C烘烤后，应将试样浸入任何合适的铬酸盐转化涂层溶液中，浸泡时间最短，以产生AMS-QQ-P-416II型中所述的粘附性和连续涂层。

表3试样的通过/失败加载要求

8.程序Procedure

8.1根据要求从表1中选择所需测试条件。

8.1电镀/涂层工艺

8.1.1试样数量——每次试验至少应使用四个试样。

8.1.2重复使用——根据本试验方法制备和试验的试样只能使用一次。

禁止剥离和重复使用试样。

8.1.3镀层/涂层覆盖——整个试样（夹持区