氫脆 — 電鍍後延遲斷裂
10.9 與 12.9 級扣件為何在鍍鋅後數小時至數天斷裂、如何以 ISO 15330-1 預負載試驗判定，以及 ISO 4042 的除氫規定 — 約 390 HV 以上、鍍後 4 小時內開始烘烤。
| 不良類別 | 電鍍鋅 |
|---|---|
| 相關服務 | 三價鉻鍍鋅 Cr3+ |
| 複核日期 |
現象
電鍍後數小時至數天出現斷頭或縱向裂開，多在鎖緊後 2–48 小時，也可能放在架上數週後才發生。斷口呈脆性、無頸縮，起始點常在頭部圓角下、第一牙受力螺紋或牙底。同一批在電鍍前的硬度與拉力都合格，接合處也沒有過負荷痕跡，失效件集中在該批硬度最高的部分。
如何判定
公認的允收試驗是 ISO 15330-1 預負載（持續負載）試驗：將扣件依規定的最小拉力比例裝在楔片或治具上保持至少 48 小時，未斷裂即合格。已斷件則觀察斷口：氫致開裂在起始區為沿晶斷裂，最終撕裂轉為韌窩，可與淬裂（電鍍前即存在）及疲勞（貝紋線）區分。再依 ISO 6507-1 / ISO 6508-1 複核硬度並對照 ISO 898-1 的強度等級，然後查烘烤紀錄：溫度、持溫時間，尤其是電鍍完成到進爐之間的間隔時間。
相關計算工具: 除氫烘烤規劃工具根本原因 — 由高頻到低頻
- 1零件達 10.9 級或約 390 HV 以上卻完全沒有除氫烘烤；ISO 4042 在該區間要求除氫，320–390 HV 區間應做風險評估而非直接視為安全。
- 2烘烤開始太晚 — 應盡快開始，通常在電鍍後 4 小時內；已擴散到陷阱並撐開微孔的氫更難排出。
- 3相對於強度與斷面而言烘烤時間太短或溫度太低 — 190–220 °C 保持 4 小時不足以涵蓋厚斷面或約 1400 MPa 以上的零件，這類需要更長持溫。
- 4電鍍前吸氫過多 — 鹽酸或硫酸酸洗過猛、長時間浸酸，或對已淬硬零件做陰極電解清洗。
- 5硬度超出圖面 — 回火偏低或落在等級上限的批次敏感度明顯提高；抗拉超過約 1000–1200 MPa 後敏感度陡增。
- 6應力集中與殘留應力 — 頭部圓角無過渡、熱處理後未再滾牙、深刀痕與高殘留拉應力，會把氫集中到最危險的位置。
可預防的製程管制
- 依強度而非習慣決定是否烘烤：10.9 級以上、約 390 HV 或約 1000–1200 MPa 抗拉，即 ISO 4042 的觸發區間，除非圖面另有規定。
- 電鍍後 4 小時內開始烘烤，並在批次紀錄登記「電鍍完成時刻」與「進爐時刻」 — 真正的管制項是時鐘，不是配方。
- 通常 190–230 °C 持溫 4–24 小時，強度越高、斷面越厚持溫越長；持溫時間自工件到溫起算，而非開爐起算。
- 從源頭減少吸氫：以機械除鏽或短時抑制型酸洗取代長時間浸酸，淬硬件不做陰極電解清洗。
- 在高強度端直接以設計迴避 — 12.9 級、彈簧、表面硬化自攻螺絲與約 1400 MPa 以上零件，可採 ISO 10683 鋅鋁塗層系統，塗覆固化無電解製程，不引入氫。
- 先驗證再監控：製程、硬度區間或供應商變更時執行 ISO 15330-1 預負載試驗，並把硬度控制在 ISO 898-1 區間內，避免批次漂向脆性一端。
請寄給我們的樣品與資料
- 保持斷裂原狀的零件 — 請勿清洗、拋光、重鍍或以鋼刷處理斷口，每件分開包裝。
- 圖面或規範：強度等級、硬度範圍、皮膜要求、客戶標準，以及材質與熱處理路線。
- 製程紀錄 — 酸洗方式與時間、電鍍時間、電鍍完成時刻、烘烤開始時刻、爐溫與持溫時間。電鍍到烘烤的間隔通常就是答案。
- 同批次數件已鍍未斷件與未鍍件，用於與失效件比對硬度與皮膜厚度。
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工程師常問的問題
烘烤能把氫完全去除嗎？+
不能。除氫烘烤排出的是可擴散氫，既無法逆轉已開始的開裂，也清不空不可逆陷阱。因此「烘烤前的等待時間」被當作製程管制項，而超高強度零件通常改用非電解皮膜，而不是把烘烤加得更重。
8.8 級還需要烘烤嗎？+
通常不需要。風險在抗拉約 1000 MPa 與 320–390 HV 以上急遽上升，標準 8.8 級一般不在要求範圍內。但有兩個常被忽略的例外：表面硬化的自攻與自鑽螺絲，其表面硬度遠高於心部等級；以及硬度漂高的 8.8 批次。看硬度，不看標示。
已經烘烤了還是斷裂，該怎麼辦？+
先看那 4 小時 — 晚一個班次才開始的烘烤，效果接近沒烘。再看持溫：要看工件實際到溫後的時間，而非爐子設定值，然後複核硬度。若抗拉超過約 1400 MPa，或零件是彈簧、12.9 級內六角螺絲，誠實的答案往往是停止電鍍，改用 ISO 10683 鋅鋁塗層。
內容依據公開標準與一般扣件冶金學。所列數值為典型範圍，取決於零件、材質與適用規範 — 客戶圖面與適用標準始終為準。本頁不能取代對實際零件的失效分析。