Hvorfor går stål med højt kulstofindhold let i stykker? Del 1

2022-06-24

Stænger med højt kulstofindhold er gået i stykker mange gange, såsom aksler lavet af 45# stål, som går i stykker efter kort tids brug. Ved at tage prøver fra de brudte dele og udføre metallografiske analyser er det ofte umuligt at finde årsagen, selvom det er langt ude at finde nogle årsager, det er ikke den egentlige årsag.

For at sikre højere styrke skal der også tilføres kulstof til stålet, hvormed jernkarbider udfældes. Fra et elektrokemisk synspunkt virker jerncarbid som en katode, der accelererer den anodiske opløsningsreaktion omkring substratet. Stigningen i volumenfraktionen af ​​jerncarbider i mikrostrukturen tilskrives også carbidernes lave hydrogenoverspændingsegenskaber.
Stålets overflade er let at generere og absorbere brint. Når brintatomerne trænger ind i stålet, kan volumenfraktionen af ​​brint stige, og endelig reduceres modstanden mod brintskørhed af materialet betydeligt.
Den betydelige reduktion i korrosionsbestandighed og brintskørhedsbestandighed af højstyrkestål skader ikke kun stålets egenskaber, men begrænser også i høj grad anvendelsen af ​​stålet.
Når f.eks. bilstål udsættes for forskellige korrosive miljøer, såsom klorid, under påvirkning af spænding, vil fænomenet med spændingskorrosion (SCC), der kan opstå, udgøre en alvorlig trussel mod sikkerheden af ​​bilens karosseri.
Jo højere kulstofindhold, jo lavere brintdiffusionskoefficient og jo højere brintopløselighed. Forsker Chan foreslog engang, at forskellige gitterdefekter såsom bundfald (som fældesteder for brintatomer), potentiale og porer er proportionale med kulstofindholdet. Forøgelsen af ​​kulstofindholdet vil hæmme brindiffusion, så brintdiffusionskoefficienten er også lav.
Da kulstofindholdet er proportionalt med brintopløseligheden, jo større volumenfraktion af carbider som brintatomfælder, jo mindre brintdiffusionskoefficient inde i stålet, jo større brintopløselighed, og brintopløseligheden indeholder også information om diffuserbart brint. så modtageligheden for brintskørhed er den højeste. Med stigningen i kulstofindholdet falder diffusionskoefficienten af ​​brintatomer, og overfladebrintkoncentrationen stiger, hvilket er forårsaget af faldet i brintoverspænding på ståloverfladen.