Γιατί οι χάλυβες με υψηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα σπάνε εύκολα; Μέρος 2
2022-06-28
Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της ηλεκτροχημικής δοκιμής διείσδυσης υδρογόνου, όσο μεγαλύτερη είναι η περιεκτικότητα σε άνθρακα και το κλάσμα όγκου των καρβιδίων στο δείγμα, τόσο μικρότερος είναι ο συντελεστής διάχυσης των ατόμων υδρογόνου και τόσο μεγαλύτερη είναι η διαλυτότητα. Καθώς αυξάνεται η περιεκτικότητα σε άνθρακα, μειώνεται επίσης η αντίσταση στην ευθραυστότητα του υδρογόνου.
Οι δοκιμές εφελκυσμού με αργό ρυθμό παραμόρφωσης επιβεβαίωσαν ότι όσο υψηλότερη είναι η περιεκτικότητα σε άνθρακα, τόσο χαμηλότερη είναι η αντίσταση στη διάβρωση λόγω καταπόνησης. Ανάλογα με το κλάσμα όγκου των καρβιδίων, καθώς αυξάνεται η αντίδραση αναγωγής του υδρογόνου και η ποσότητα υδρογόνου που εγχέεται στο δείγμα, θα συμβεί η αντίδραση ανοδικής διάλυσης και ο σχηματισμός της ζώνης ολίσθησης θα επιταχυνθεί επίσης.
Όταν αυξάνεται η περιεκτικότητα σε άνθρακα, τα καρβίδια θα καθιζάνουν στο εσωτερικό του χάλυβα. Υπό τη δράση της ηλεκτροχημικής αντίδρασης διάβρωσης, η πιθανότητα ευθραυστότητας του υδρογόνου θα αυξηθεί. Προκειμένου να διασφαλιστεί ότι ο χάλυβας έχει εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση και στην ευθραυστότητα του υδρογόνου, η κατακρήμνιση καρβιδίου και ο έλεγχος του κλάσματος όγκου είναι αποτελεσματικές μέθοδοι ελέγχου.
Η εφαρμογή του χάλυβα σε ανταλλακτικά αυτοκινήτων υπόκειται σε ορισμένους περιορισμούς, επίσης λόγω της σημαντικής μείωσης της αντίστασής του στην ευθραυστότητα του υδρογόνου, η οποία προκαλείται από την υδατική διάβρωση. Στην πραγματικότητα, αυτή η ευαισθησία στην ευθραυστότητα του υδρογόνου σχετίζεται στενά με την περιεκτικότητα σε άνθρακα, με την καθίζηση καρβιδίων του σιδήρου (Fe2.4C/Fe3C) υπό συνθήκες χαμηλής υπέρτασης υδρογόνου.
Γενικά, για την τοπική αντίδραση διάβρωσης στην επιφάνεια που προκαλείται από το φαινόμενο της ρωγμής λόγω διάβρωσης με τάση ή το φαινόμενο ευθραυστότητας του υδρογόνου, η υπολειπόμενη τάση αφαιρείται με θερμική επεξεργασία και η απόδοση της παγίδας υδρογόνου αυξάνεται. Δεν είναι εύκολο να αναπτυχθεί χάλυβας αυτοκινήτων εξαιρετικά υψηλής αντοχής τόσο με εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση όσο και στην ευθραυστότητα του υδρογόνου.
Καθώς αυξάνεται η περιεκτικότητα σε άνθρακα, ο ρυθμός μείωσης του υδρογόνου αυξάνεται, ενώ ο ρυθμός διάχυσης του υδρογόνου μειώνεται σημαντικά. Το κλειδί για τη χρήση χάλυβα μεσαίου άνθρακα ή υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα ως εξαρτημάτων ή άξονες μετάδοσης είναι ο αποτελεσματικός έλεγχος των συστατικών καρβιδίου στη μικροδομή.