电镀涂层氢脆ASTM-F519(中文翻译版).doc

1、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 ASTM F519-17a）（中文翻译版） 编制: 日期: 审核: 日期: 批准: 日期: 修订历史修订序号对应的条号修订内容修改人批准人日期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

2、任人4. 原理Principle4.1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Terms and Definition5.1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

3、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1000ksi=磅/平方英寸乘以1000Kt=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Equipments6.1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

4、。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NFS1%。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

5、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200 h试验中的20 h）；然后应将负载时间延长超过10%（即超过20 h）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Solution and Samples7.

6、1材料：7.1.1钢材应：7.1.1.1 A级根据SAE AMS 6415（以前的SAE AMS-S-5000和MIL-S-5000）空气熔炼的SAE 4340钢，或7.1.1.2 B级根据SAE AMS 6414，VAR（真空电弧重熔）SAE 4340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AMS 2430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（SAE AMS-QQ-P-416，原联邦规范QQ-P-416）。（表2）。7.2.3维护化学品、清洁剂

7、、脱漆剂和水环境。7.2.4铬酸（CID A-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7.4.1.1 1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A1.21b型：凹口、圆形、张力自紧夹具，如图A2.1-A2.51c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，

8、弯曲自紧夹具1e型：切口、方形、弯曲，如图A3.17.4.1.2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901的角度。7.

9、5.3试样的基准材料/条件为正火和回火、冷拔棒材、符合AMS 6415（A级，见7.1.1.1）的气熔SAE 4340钢或符合AMS 6414（B级，见7.1.1.2）的VAR SAE 4340钢，根据试验方法E18，按照AMS 2759/2 A级进行热处理，拉伸强度在260280 ksi（5153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50.653.4 HRC。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AMS 2759/2 A级或B级，作为成

10、品零件进行热处理，强度等级为260280 ksi，如下所示：7.5.5.1在15001550的保护气氛中奥氏体化，然后在油中淬火。7.5.5.2在425490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AMS 2759/11在37525（19014）温度下进行4-5小时的应力消除烘烤。应力

11、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-16173 2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

12、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

13、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.XX kips（1 kip=1000磅荷载）。

14、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1 oz/gal的氧化镉相当于0.6 oz/gal的游离氢氧化钠。B目前委员会所知的Colcad 100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-416 II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Procedure8.1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