Warum brechen Stähle mit hohem Kohlenstoffgehalt leicht? Teil 2
2022-06-28
Den Ergebnissen des elektrochemischen Wasserstoffpermeationstests zufolge ist der Diffusionskoeffizient der Wasserstoffatome umso kleiner und die Löslichkeit umso größer, je größer der Kohlenstoffgehalt und der Volumenanteil der Karbide in der Probe sind. Mit zunehmendem Kohlenstoffgehalt nimmt auch die Beständigkeit gegen Wasserstoffversprödung ab.
Zugversuche mit langsamer Dehnungsgeschwindigkeit bestätigten, dass die Spannungsrisskorrosionsbeständigkeit umso geringer ist, je höher der Kohlenstoffgehalt ist. Proportional zum Volumenanteil der Karbide kommt es zu einer anodischen Auflösungsreaktion, wenn die Wasserstoffreduktionsreaktion und die Menge des in die Probe injizierten Wasserstoffs zunehmen, und auch die Bildung der Gleitzone wird beschleunigt.
Wenn der Kohlenstoffgehalt zunimmt, kommt es zur Ausscheidung von Karbiden im Stahl. Unter Einwirkung der elektrochemischen Korrosionsreaktion erhöht sich die Möglichkeit einer Wasserstoffversprödung. Um sicherzustellen, dass der Stahl eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und Wasserstoffversprödungsbeständigkeit aufweist, sind die Karbidausfällung und die Kontrolle des Volumenanteils wirksame Kontrollmethoden.
Die Verwendung von Stahl in Autoteilen unterliegt einigen Einschränkungen, auch weil die Beständigkeit gegen Wasserstoffversprödung, die durch wässrige Korrosion verursacht wird, deutlich abnimmt. Tatsächlich hängt diese Anfälligkeit für Wasserstoffversprödung eng mit dem Kohlenstoffgehalt zusammen, wobei unter Bedingungen niedriger Wasserstoffüberspannung Eisenkarbide (Fe2,4C/Fe3C) ausfallen.
Im Allgemeinen wird bei der lokalisierten Korrosionsreaktion auf der Oberfläche, die durch das Phänomen der Spannungsrisskorrosion oder der Wasserstoffversprödung verursacht wird, die Restspannung durch Wärmebehandlung entfernt und die Effizienz der Wasserstofffalle erhöht. Es ist nicht einfach, ultrahochfesten Automobilstahl mit hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Wasserstoffversprödungsbeständigkeit zu entwickeln.
Mit zunehmendem Kohlenstoffgehalt erhöht sich die Wasserstoffreduktionsrate, während die Wasserstoffdiffusionsrate deutlich abnimmt. Der Schlüssel zur Verwendung von Stahl mit mittlerem oder hohem Kohlenstoffgehalt als Teile oder Getriebewellen liegt in der effektiven Kontrolle der Karbidkomponenten in der Mikrostruktur.