氢是最丰富的元素，估计占整个可见宇宙质量的75%左右。许多人认为它是实现净零排放的关键，提供了一种可以大大减少碳排放的替代能源。
然而，它也造成了相当多的机械损伤。这是由于两种不同的现象：众所周知的氢脆和鲜为人知的氢磨损。
两者都会对金属造成严重损害，并大大降低机械的使用寿命。但是，尽管两者之间有相似之处，也有一些主要的区别——了解这些可以帮助我们对抗两者的负面影响，从而提高我们机器的性能和寿命。
氢脆
氢脆这个术语是用来描述金属因吸收氢而变脆和断裂的过程。对于钢铁制造商来说，这是一个常见的问题，降低金属出现裂纹所需的应力水平，从而降低其承载能力。
氢脆通常发生在制造过程中，或在其他氢气存在或产生的情况下，如电镀。当氢原子在室温或更高的温度下与易受影响的金属接触时，它们可以进入金属晶格并通过晶粒扩散。然后这些原子聚集在一起，在金属晶界(同一材料的两个晶粒之间的界面)形成小气泡。
这些气泡会增加金属颗粒之间的压力，在材料内部形成微小的裂缝，降低其延展性。
幸运的是，氢脆并不是什么新鲜事，已经有很多关于防止氢脆的研究。我们有很多方法可以限制金属在制造过程中暴露在引入氢的环境中，并且可以在制造后进行热处理，在脆化发生之前扩散吸收的氢。
还有一些工业测试可以用来确定某个过程是否会导致氢脆，包括用于评估电镀/涂层过程和使用环境的ASTM F519测试。
氢磨损
氢磨损并没有像脆化那样被很好地记录下来，但它同样重要。它以类似的方式作用，氢侵入金属表面，但不是在生产过程中发生，而是在摩擦过程中发生。
当金属表面相互摩擦时，它们会产生热量和压力，导致颗粒分离。这就提供了空隙，使氢原子可以渗透到金属中，推出金属本身的粒子，导致机器部件的退化。氢气本身可以从到达摩擦点的湿气中产生，在许多情况下，它是用于保护机器的润滑剂的副产品。
现实中例子
一种现象被称为白色蚀刻开裂(WEC)。WEC是风力涡轮机齿轮箱轴承故障的常见原因，约占该行业中轴承故障的60%，并说明了氢气在高摩擦区域可能造成的损害，从而导致昂贵的维护和更换成本。
尽管对氢磨损的研究并不像对脆化的研究那样普遍，但仍有相当多的研究在进行。不仅如此，这项研究还带来了一个重大发现；氢磨损可以用来抛光摩擦表面，并且可以引入铜来控制它并防止氢原子造成损害。
了解原因以确定应对措施
虽然机械退化的两种原因源于同一元素，但它们引起的反应却完全不同。氢脆对金属构成重大风险，使金属变脆，容易断裂，应尽可能消除氢脆。另一方面，如果氢磨损得到控制，则可以加以利用，并用于提高机器性能。
了解两者之间的差异不仅仅是一个学术问题，它是提高机械寿命和功能的实际需要。随着我们走向氢将发挥核心作用的零碳未来，认识和解决该元素对金属的各种影响的重要性不断增加。
通过加深我们对这些现象的理解，我们可以继续开发克服它们所需的知识和解决方案，帮助减少由机械故障造成的损失，并进一步推进我们对绿色能源的追求。
178 0012 6383