Stäbe mit hohem Kohlenstoffgehalt sind oft gebrochen, wie zum Beispiel Schäfte aus 45#-Stahl, die schon nach kurzer Nutzungsdauer brechen. Durch die Entnahme von Proben aus den gebrochenen Teilen und die Durchführung einer metallografischen Analyse ist es oft unmöglich, die Ursache zu finden, auch wenn es weit hergeholt ist, einige Gründe zu finden, ist es nicht der eigentliche Grund.
Um eine höhere Festigkeit zu gewährleisten, muss dem Stahl außerdem Kohlenstoff zugesetzt werden, bei dem sich Eisenkarbide ausscheiden. Aus elektrochemischer Sicht fungiert Eisencarbid als Kathode und beschleunigt die anodische Auflösungsreaktion um das Substrat herum. Der Anstieg des Volumenanteils von Eisenkarbiden innerhalb der Mikrostruktur wird auch auf die geringen Wasserstoffüberspannungseigenschaften der Karbide zurückgeführt.
An der Oberfläche des Stahls kann leicht Wasserstoff erzeugt und absorbiert werden. Wenn die Wasserstoffatome in den Stahl eindringen, kann sich der Volumenanteil des Wasserstoffs erhöhen und schließlich wird die Beständigkeit des Materials gegen Wasserstoffversprödung deutlich verringert.
Die erhebliche Verringerung der Korrosionsbeständigkeit und Wasserstoffversprödungsbeständigkeit hochfester Stähle beeinträchtigt nicht nur die Eigenschaften des Stahls, sondern schränkt auch die Anwendung des Stahls erheblich ein.
Wenn beispielsweise Automobilstahl unter Stresseinwirkung verschiedenen korrosiven Umgebungen wie Chlorid ausgesetzt wird, kann das auftretende Phänomen der Spannungsrisskorrosion (SCC) eine ernsthafte Bedrohung für die Sicherheit der Karosserie darstellen.
Je höher der Kohlenstoffgehalt, desto niedriger ist der Wasserstoffdiffusionskoeffizient und desto höher ist die Wasserstofflöslichkeit. Der Gelehrte Chan schlug einmal vor, dass verschiedene Gitterdefekte wie Ausscheidungen (als Einfangstellen für Wasserstoffatome), Potential und Poren proportional zum Kohlenstoffgehalt sind. Die Erhöhung des Kohlenstoffgehalts hemmt die Wasserstoffdiffusion, sodass auch der Wasserstoffdiffusionskoeffizient niedrig ist.
Da der Kohlenstoffgehalt proportional zur Wasserstofflöslichkeit ist, ist die Wasserstofflöslichkeit umso größer, je größer der Volumenanteil der Karbide als Wasserstoffatomfallen ist, desto kleiner ist der Wasserstoffdiffusionskoeffizient im Stahl, und die Wasserstofflöslichkeit enthält auch Informationen über diffundierbaren Wasserstoff. Daher ist die Anfälligkeit für Wasserstoffversprödung am höchsten. Mit zunehmendem Kohlenstoffgehalt nimmt der Diffusionskoeffizient der Wasserstoffatome ab und die Wasserstoffkonzentration an der Oberfläche steigt, was durch die Abnahme der Wasserstoffüberspannung auf der Stahloberfläche verursacht wird.
