电镀涂层氢脆ASTM-F519(中文翻译版)Word下载.doc
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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(夹持区域除外)应通过目视检查确定镀层/涂层覆盖。
8.1.4试样夹持区域的遮盖——试样的夹持区域可以遮盖,以防止电镀/涂层沉积,当需要时,以避免干扰试验夹具。
如果夹持区域被遮盖,则应报告此事实。
8.1.5提供氢逸出路径的遮蔽——无孔电镀/涂层(如镍或光亮镉)可抑制氢的向外扩散。
因此,当用这些类型的镀层/涂层镀制试样时,有必要使试样的一部分未镀/涂层,以使氢能够被烘烤出来。
以下指南适用于用硬质、无孔涂层覆盖的遮蔽试样:
8.1.5.1所有槽口类型(1a.1、1a.2、1b、1c、1d和1e)——整个槽口和槽口任一侧0.5in.应镀/涂。
8.1.5.22a型光滑环——只能遮盖边缘。
整个内径和外径应镀/涂。
8.1.6应力计算——应使用裸金属试样的尺寸。
8.1.7SLT法
8.1.7.1荷载——承受的载荷试样应按照表3的规定进行加载。
8.1.7.2持续时间——荷载应至少保持200h。
实际断裂时间可通过继电器开关系统进行电子监控。
8.1.8本文件附录A3中所述和试验方法F1624中进一步定义的替代ISL加速试验(≤24小时)只有在经认可的工程管理局指定的情况下才能使用。
8.2服务环境
8.2.1测试协议(数量、负载和时间)应符合附录A5的规定。
8.3结果解释
8.3.1无断裂——对于SLT方法,如果在表3中规定的加载后200h内无电镀/涂层试样断裂,则应将电镀/涂层工艺视为无脆化。
可能需要根据规程E1444使用磁粉或根据规程E1417使用液体渗透剂对自加载试样类型(1b、1c、1d和2a)进行检查,以确定裂纹是否因荷载松弛而引发但未扩展。
8.3.2四个试样中的一个试样断裂——如果四个试样中的至少一个在200-h持续载荷暴露时间内断裂,则剩余三个试样可在200-h持续载荷完成后,每隔2h以5%的增量分步加载至90%的NFS。
如果剩余的三个试样均维持90%的NFS2h,则应将电镀/涂层工艺视为不脆化。
8.3.3两个或多个断裂——如果两个或多个试样在持续载荷暴露时间内断裂,则应将电镀/涂层工艺视为脆化。
8.3.4更换试验——只有在确定任何故障的根本原因为异常后,才能进行更换试验。
8.3.4.1根本原因确定——如果确定试样的电镀/涂层过程中出现错误,或断裂试样的冶金检查表明试样制造中存在某些缺陷,则可判定为异常故障。
8.3.4.1.1可将预先存在的试样缺陷(如裂纹、磨削烧伤或非金属夹杂物)视为试验结果失效和更换试验的依据。
8.3.4.1.2除缺口外,任何位置的断裂都会使试验失效,并且是所有缺口试样(即除2a以外的所有类型试样)更换试验的基础。
8.3.4.2试样数量——替换试验应使用四个试样。
如果在更换试验期间有任何试样断裂,则应将电镀/涂层工艺视为脆化。
如果故障被确定为异常,则可按照11.4重新测试。
9.报告
试验完成后,应编制试验记录或报告,其中应包含以下规定的最低信息。
a)根据表1和7.8的要求提供的批次验收和灵敏度认证记录或报告,该记录或报告清楚地标识了被测样品批次的缺口断裂强度(NFS)。
批量验收和灵敏度记录或报告可由样品制造商提供。
b)测试样本的类型和数量,包括与基线几何、材料、回火、Kt或掩蔽实践的偏差。
c)电镀/涂层工艺和试验环境(浓度、温度等)的说明(环境空气除外)。
d)施加的持续或临界荷载,或未镀试样的NFS或缺口弯曲强度的百分比,或试验试样类型的适当位移。
e)试验框架上的试样数量;
经认证的NFS;
任何试样断裂的细节以及相关的卸载时间;
以及任何延长的负载时间(ETUL)。
f)试验环境中的负载时间。
g)如果观察到断裂,应报告。
如果样品符合要求,报告应说明。
如果调用了11.2的步进加载协议,则应说明为什么会出现断裂,并应在证书正面清楚地注明。
10.相关记录表式RecordForm
JC-YS-2019-023电化学原始记录表
JC-ZL-0808仪器设备使用记录表
11.参考文件Reference
ASTMF519-17aStandardTestMethodforMechanicalHydrogenEmbrittlementEvaluationofPlating/CoatingProcessesandServiceEnvironments
12.附录Annexes
A1、缺口圆形拉伸试样试验的特殊要求
A1.11a型——缺口圆形拉伸试样有两种尺寸。
如果试样的几何结构不明确,则应使用1a.1型标准切口圆形试样,并进行荷载控制。
A1.1.11a.1型标准——持续荷载试验(SLT)用标准尺寸试样的尺寸如图A1.1所示。
试验机的最小负载能力应为10kips,以根据表1测量NFS。
相应地,根据表3,要求最小负载能力为7.5kips的试验机保持75%的NFS持续负载。
A1.1.21a.2型——SLT超大试样的尺寸如图A1.2所示。
根据表1,测试机器必须具有16kips的最小容量来测量NFS。
相应地,根据表3,至少需要12kip测试机来维持75%的NFS的持续负载。
除非另有规定,否则公差:
X.X±
0.1
X.XX±
0.03
X.XXX±
0.005
注1:
试样制备必须符合7.5。
注2:
缺口的表面光洁度应为32RMS或更好,所有其他表面应为63RMS或更好。
注3:
只要任何外螺纹端的小直径大于0.25in.,则试样端部的配置是可选的。
注4:
根部半径、缩径截面和缺口根部半径必须与试样中心线在0.002T.I.R.范围内同心(所示总跳动量)。
图A1.11a.1型试样的尺寸要求
0.05
0.007
只要任何外螺纹端的小直径大于0.35in.,则试样端部的配置是可选的。
根部半径、缩径截面和缺口根部半径必须与0.002T.I.R.范围内的试样中心线同心。
图A1.21a.2型试样的尺寸要求
A2、自加载夹具中缺口试样试验的特殊要求
A2.11b型——缺口拉伸试样1b型是一个小尺寸试样,其中缺口处的小直径与大直径之比(d/D)=0.0895/0.188。
试样在恒定位移下加载,需要一个特殊的持续加载装置加载到75%的NFS。
根据表1测定NFS的试验机容量必须超过2.5kips。
还应考虑试验方法E8/E8M–04,注5,图8中有关使用沉降试样的内容。
A2.1.1拉伸时弹簧加载凹口圆形试样的方法使用图A2.1-A2.5中详述的预校准环。
当承受相当于将试样应力至75%NFS所需的荷载时,环制造商通过测定环直径的变化来校准每个环。
A2.1.2用于在应力环中加载试样的机构必须能够将试样保持在施加在试样上的最大荷载90%的应力水平。
允许在高达75%NFS的应力水平下加载和锁定试样的方法如下所述。
A2.1.3将试样插入校准环中。
用不锈钢扣环安装延伸穿过环的试样端部,并将其插入液压加载装置的钳口中。
当施加荷载时,套环被挤到试样的轴上。
加载过程中不得引入扭转荷载。
从液压加载装置上拆卸后环直径的变化表明获得的实际应力水平(试验载荷),这必须至少是初始加载期间环直径变化的90%。
如果试样在试验期结束前未失效,则测量的环直径必须在0.001in.以内。
在开始测试后测得的。
0.001
图A2.11b型试样的尺寸要求
11号直径孔位于直径0.005in.(0.127-mm)内的真实位置,并在0.003in(0.076mm)内平行于“A”面钻孔。
材质为根据AMS2759/2A级热处理的AISI4130钢(符合AMS6360或同等标准),拉伸强度介于200到220ksi(1380~1520MPa)之间。
当用于流体试验时,参见附录A5中的电流隔离要求。
图A2.21b型应力环尺寸要求
图A2.31b型拉伸试样与1b型应力环和型锻扣环的装配
0.010
注1-挠性轴环(1英寸外径,壁厚1⁄4英寸)在加载到要求的应力水平后,在试样和应力环上插入。
图A2.41b型试样和应力环上的保护环安装
A2.1.4警告:
为防止因加载试样失效而造成的可能伤害,加载后立即在试样和环上安装保护环,如图A2.4和图A2.5所示。
A2.21c型缺口圆形弯曲试样试样尺寸如图A2.6所示。
图A2.7所示为一种自加载装置,可用于使切口圆形试样承受模拟纯弯曲载荷。
图A2.7所示装置通过计算断裂试样所需的加载螺栓圈数进行校准。
从首先拧紧加载螺栓以消除机构中所有松弛处开始计数。
除了加载螺栓的圈数外,还应在每端测量加载杆之间的距离,以确保试样和加载螺栓的正确入位。
注A2.1:
用户应注意,在接受试样时,碎屑可能会积聚在加载螺栓凹槽的底部。
如果不移除,这可能会潜在地改变应力值。
使用者还应注意,当施加荷载时,试样可能会偏离位置,并应采取措施防止这种移动。
然后,应力水平表示为校准过程中导致断裂所需的平均圈数的百分比。
冲模过程中的尺寸‘S’in.
冲模程序后的最终“S”尺寸in.
图A2.51b型信息卡,显示了达到所需极限百分比所需的应力环挠度
图A2.61c型试样的尺寸要求
0.01
0.002
承重棒应由不锈钢(>
35HRC)5⁄8in.方棒制成。
当用于流体试验时,有关电流隔离要求,见附录A5。
图A2.71c型自加载弯曲夹具
A2.31d型切口C型环弯曲——切口弯曲C型环试样的尺寸如图A2.8所示。
缺口弯曲C型环试样由1in.长的截面组成,该截面由直径2in.或更大的SAE4340A级或B级钢棒料加工而成(见7.1.1)。
对于自加载装置,使用加载螺栓将试样加载。
如图A2.8所示,螺栓应穿过与缺口相对的试样直径。
使用图A2.9中的加载装置,用未暴露的试样(见表1)测定断裂时切口C型环的平均直径。
应力水平与试样断裂所需的直径变化百分比有关。
图A2.8带加载螺栓的1d型试样的尺寸要求
图A2.91d型试件受力时挠度测量装置
A3、用ISL试验方法对试样进行试验的特殊要求
A3.1试样——所有试
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