Hydrogen embrittlement — แตกหักภายหลังการชุบ
ทำไมโบลต์เกรด 10.9 และ 12.9 ถึงแตกหลังชุบซิงค์ไปแล้วหลายชั่วโมงหรือหลายวัน วิธีพิสูจน์ด้วย preloading test ตาม ISO 15330-1 และกฎการอบไล่ไฮโดรเจนตาม ISO 4042 — ที่ ≥ 390 HV และต้องเริ่มอบภายใน 4 ชั่วโมง
| กลุ่มงานเสีย | ชุบซิงค์ |
|---|---|
| บริการที่เกี่ยวข้อง | ชุบซิงค์ Cr3+ (Zinc Plating) |
| ทบทวนเมื่อ |
มาตรฐานที่มักอ้างถึง
เกรดที่เกี่ยวข้อง
อาการที่เห็น
หัวโบลต์หลุดหรือชิ้นงานแตกตามแนวยาวหลังชุบไปแล้วหลายชั่วโมงถึงหลายวัน มักเกิด 2–48 ชั่วโมงหลังขันประกอบ บางครั้งแตกในกล่องเก็บหลังผ่านไปเป็นสัปดาห์ รอยแตกเป็นแบบเปราะ ไม่มีการคอด มักเริ่มจากใต้บ่าหัว เกลียวเส้นแรกที่รับแรง หรือก้นเกลียว ล็อตเดียวกันผ่านความแข็งและแรงดึงก่อนชุบ ไม่มีร่องรอยการรับแรงเกิน และชิ้นที่เสียมักกระจุกอยู่ในกลุ่มที่แข็งที่สุดของล็อต
วิธีตรวจให้แน่ใจ
การทดสอบยอมรับที่ใช้กันคือ preloading test (sustained load) ตาม ISO 15330-1 คือประกอบชิ้นงานบนลิ่มหรือฟิกซ์เจอร์ที่แรงดึงตามสัดส่วนที่กำหนด แล้วคาไว้อย่างน้อย 48 ชั่วโมง ถ้าไม่แตกถือว่าผ่าน สำหรับชิ้นที่แตกแล้ว ให้ดูหน้าแตก: รอยแตกจากไฮโดรเจนจะเป็นแบบตามขอบเกรน (intergranular) ที่จุดเริ่ม แล้วเปลี่ยนเป็นแบบเหนียวช่วงขาดสุดท้าย ซึ่งแยกจาก quench crack (มีอยู่ก่อนชุบ) และการล้า (มี beach mark) จากนั้นตรวจความแข็งตาม ISO 6507-1 / ISO 6508-1 เทียบกับคลาสใน ISO 898-1 และอ่านบันทึกการอบ ทั้งอุณหภูมิ เวลาที่อุณหภูมิ และที่สำคัญที่สุดคือระยะเวลาตั้งแต่ชุบเสร็จจนถึงเวลาเข้าเตาอบ
เครื่องมือที่เกี่ยวข้อง: เครื่องมือวางแผนอบไล่ไฮโดรเจนสาเหตุราก — เรียงจากที่พบบ่อยที่สุด
- 1ไม่ได้อบไล่ไฮโดรเจนเลยทั้งที่ชิ้นงานอยู่ที่คลาส 10.9 ขึ้นไป หรือราว 390 HV ขึ้นไป ซึ่ง ISO 4042 กำหนดให้ต้องอบ ส่วนช่วง 320–390 HV ควรประเมินความเสี่ยง ไม่ใช่เหมาว่าปลอดภัย
- 2เริ่มอบช้าเกินไป — ควรเริ่มเร็วที่สุดและตามปกติภายใน 4 ชั่วโมงหลังชุบ เพราะไฮโดรเจนที่แพร่เข้าไปติดกับดักและเปิดรอยแตกระดับจุลภาคแล้วไล่ออกยากขึ้นมาก
- 3อบสั้นหรืออุณหภูมิต่ำเกินไปเมื่อเทียบกับกำลังและหน้าตัด — 4 ชั่วโมงที่ 190–220 °C ไม่พอสำหรับหน้าตัดหนาหรือชิ้นงานที่แรงดึงเกินราว 1400 MPa ซึ่งต้องอบนานกว่า
- 4รับไฮโดรเจนเข้าไปมากก่อนชุบ — กัดกรดไฮโดรคลอริกหรือซัลฟิวริกแรงเกิน แช่กรดนาน หรือทำความสะอาดแบบ cathodic electro-cleaning บนชิ้นงานที่แข็งแล้ว
- 5ความแข็งเกินแบบ — ล็อตที่อบคืนตัวต่ำไปหรือวิ่งชิดขอบบนของคลาส เสี่ยงสูงขึ้นชัดเจน ความไวต่อการเปราะเพิ่มขึ้นเร็วเมื่อแรงดึงเกินราว 1000–1200 MPa
- 6จุดรวมความเค้นและความเค้นตกค้าง — บ่าหัวไม่มีรัศมี เกลียวรีดก่อนอบชุบ รอยมีดลึก และความเค้นดึงค้างในเนื้อ ล้วนดึงไฮโดรเจนไปรวมตรงจุดที่อันตรายที่สุด
การควบคุมกระบวนการที่ป้องกันได้
- ตัดสินใจเรื่องการอบจาก “กำลัง” ไม่ใช่จากความเคยชิน — คลาส 10.9 ขึ้นไป ราว 390 HV หรือแรงดึงราว 1000–1200 MPa คือช่วงที่ ISO 4042 ถือว่าต้องอบ เว้นแต่แบบระบุไว้ต่างจากนี้
- เริ่มอบภายใน 4 ชั่วโมงหลังชุบ และบันทึกเวลาชุบเสร็จกับเวลาเข้าเตาไว้ในใบงานทุกล็อต — ตัวควบคุมคือ “นาฬิกา” ไม่ใช่สูตรอบ
- อบที่ราว 190–230 °C นาน 4–24 ชั่วโมง ยิ่งกำลังสูงหรือหน้าตัดหนายิ่งนาน และนับเวลาจากตอนที่ชิ้นงานถึงอุณหภูมิ ไม่ใช่ตอนเปิดเตา
- ลดไฮโดรเจนตั้งแต่ต้นทาง — ใช้การขจัดสเกลเชิงกลหรือกัดกรดแบบมีสารยับยั้งและเวลาสั้น แทนการแช่กรดนาน และเลี่ยง cathodic electro-cleaning กับชิ้นงานที่ชุบแข็งแล้ว
- ออกแบบให้พ้นความเสี่ยงที่ปลายบน — สำหรับคลาส 12.9 สปริง สกรูเกลียวปล่อยชุบแข็งผิว และชิ้นงานที่แรงดึงเกินราว 1400 MPa ระบบ zinc flake ตาม ISO 10683 ไม่มีขั้นตอนอิเล็กโทรไลต์ จึงไม่เติมไฮโดรเจนเข้าไป
- ทวนสอบแล้วต้องเฝ้าระวังต่อ — ทำ preloading test ตาม ISO 15330-1 เมื่อเปลี่ยนกระบวนการ ช่วงความแข็ง หรือผู้ผลิต และคุมความแข็งให้อยู่ในช่วงของ ISO 898-1 เพื่อไม่ให้ล็อตเลื่อนไปทางฝั่งเปราะ
สิ่งที่ควรส่งมาให้เราวิเคราะห์
- ชิ้นงานที่แตกในสภาพเดิม — อย่าล้าง อย่าเจียร อย่าชุบซ้ำ และอย่าแปรงลวดที่หน้าแตก ห่อแยกชิ้นกัน
- แบบหรือสเปก: คลาส ช่วงความแข็ง ข้อกำหนดผิวเคลือบ มาตรฐานลูกค้า พร้อมเกรดวัสดุและเส้นทางอบชุบ
- ประวัติกระบวนการ — ชนิดและเวลากัดกรด เวลาชุบ เวลาที่ชุบเสร็จ เวลาที่เริ่มอบ อุณหภูมิและเวลาอบ ช่องว่างระหว่างชุบกับอบมักคือคำตอบ
- ชิ้นงานที่ชุบแล้วแต่ยังไม่แตก และชิ้นที่ยังไม่ชุบจากล็อตเดียวกันอย่างละไม่กี่ชิ้น เพื่อเทียบความแข็งและความหนาผิวกับชิ้นที่เสีย
เราตอบกลับคำขอใบเสนอราคาภายใน 24 ชั่วโมง
ประเภทชิ้นงานที่มักพบปัญหานี้
คำถามที่วิศวกรถามบ่อย
อบแล้วไฮโดรเจนออกหมดหรือไม่+
ไม่หมด การอบไล่ไฮโดรเจนขับเฉพาะไฮโดรเจนที่ยังเคลื่อนที่ได้ ไม่สามารถย้อนรอยแตกที่เริ่มไปแล้ว และไม่ได้ล้างกับดักแบบถาวร นี่คือเหตุผลที่ “เวลาก่อนเริ่มอบ” ถูกคุมเป็นพารามิเตอร์ และเป็นเหตุผลที่ชิ้นงานกำลังสูงมากมักถูกย้ายไปใช้ผิวเคลือบที่ไม่ใช้ไฟฟ้าแทนการอบให้หนักขึ้น
เกรด 8.8 ต้องอบไหม+
ปกติไม่ต้อง ความเสี่ยงเพิ่มขึ้นชัดเมื่อเกินราว 1000 MPa และ 320–390 HV เกรด 8.8 ทั่วไปจึงอยู่นอกข้อกำหนด แต่มีสองกรณีที่พลาดกันบ่อย คือสกรูเกลียวปล่อย/สกรูเจาะที่ชุบแข็งผิวซึ่งความแข็งผิวสูงกว่าคลาสของแกนมาก และล็อต 8.8 ที่ความแข็งเลื่อนสูงกว่าปกติ ให้ดูค่าความแข็ง ไม่ใช่ดูฉลาก
อบแล้วยังแตก ต้องทำอย่างไรต่อ+
ดูที่ 4 ชั่วโมงก่อน — การอบที่เริ่มช้าไปหนึ่งกะให้ผลใกล้เคียงกับไม่ได้อบเลย จากนั้นดูเวลาที่ชิ้นงานอยู่ที่อุณหภูมิจริง ไม่ใช่ค่า set point ของเตา แล้วตรวจความแข็งซ้ำ ถ้าแรงดึงเกินราว 1400 MPa หรือเป็นสปริงหรือสกรูหัวจม 12.9 คำตอบที่ตรงไปตรงมามักคือเลิกชุบไฟฟ้าแล้วเปลี่ยนไปใช้ zinc flake ตาม ISO 10683
เนื้อหาอ้างอิงมาตรฐานที่เผยแพร่และหลักโลหวิทยาสลักภัณฑ์ทั่วไป ค่าที่ระบุเป็นช่วงทั่วไปซึ่งขึ้นกับชิ้นงาน วัสดุ และมาตรฐานที่บังคับใช้ — แบบของลูกค้าและมาตรฐานที่ใช้จริงเป็นตัวตัดสินเสมอ หน้านี้ไม่ใช้แทนการวิเคราะห์ความเสียหายของชิ้นงานจริง