水素脆化の影響を受けやすい材料には、高強度鋼、チタン合金、アルミニウム合金などがあります。これらの材料は、その構造特性や組成から水素脆化の影響を特に受けやすい。水素脆化は、水素原子が材料に侵入し、塑性、延性、破壊靭性などの機械的特性の低下を引き起こすことで発生する。
水素脆化の正確なメカニズムや影響は完全には解明されていませんが、200℃前後の温度で焼鈍することで、内部水素による脆化を弱めることができると考えられています。しかし、表面吸蔵水素はこの焼鈍の影響を受けにくい。アニール処理では、材料を水素アニール炉に入れ、200 °Cから300 °Cの温度で数時間保持し、脆化の原因となる水素原子を除去します。
水素は気体として強力な脱酸剤であり、熱伝導率が高い。多くの鋼で水素脆化を引き起こす可能性があり、ステンレス鋼合金、磁性鋼合金、焼結、銅ろうの焼鈍工程でよく使用される。
水素脆化を防止するため、「ベーキング」とも呼ばれる低水素化焼鈍が一般的な熱処理工程として用いられている。このプロセスは、材料中の水素を低減または除去し、脆化を防止することを目的としている。亜鉛の電気メッキなどの代替処理に比べ、効果的な方法と考えられています。
また、電気メッキが施された鉄系金属部品には、水素脆化除去が必要です。電気メッキ中に金属に吸収された原子状水素は、酸素などの他の原子と結合して水蒸気を形成し、そのまま放置すると微小亀裂や部品の早期破損につながります。
制御された雰囲気として乾燥水素が存在する場合、高炭素物質でも水素脆化が起こり得ることに注意することが重要である。これは材料の脱炭を招き、脆化のリスクを高める。
要約すると、高強度鋼、チタン合金、アルミニウム合金などの材料は、特に水素脆化の影響を受けやすい。これらの材料の脆化の影響を防止または軽減するために、低水素化焼鈍や水素脆化除去などの様々な熱処理が行われている。また、乾燥水素や水蒸気などの特定の雰囲気も、特定の状況下では水素脆化の原因となることがあります。
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