Kial ŝtaloj kun alta karbonenhavo rompiĝas facile? Parto 1

2022-06-24

Trinkejoj kun alta karbonenhavo rompiĝis multfoje, kiel ŝaftoj faritaj el 45# ŝtalo, kiuj rompiĝos post mallonga tempo de uzo. Prenante specimenojn el la rompitaj partoj kaj kondukante metalografian analizon, estas ofte neeble trovi la kaŭzon, eĉ se estas malproksime trovi iujn kialojn, ĝi ne estas la reala kialo.

Por certigi pli altan forton, karbono ankaŭ devas esti aldonita al la ŝtalo, kun kiu ferkarbidoj precipitas. De elektrokemia vidpunkto, ferkarbido funkcias kiel katodo, akcelante la anodikan dissolvreagon ĉirkaŭ la substrato. La pliiĝo en la volumenofrakcio de ferkarbidoj ene de la mikrostrukturo ankaŭ ricevas al la malaltaj hidrogenaj trotensiaj trajtoj de la karbidoj.
La surfaco de la ŝtalo estas facile generi kaj sorbi hidrogenon. Kiam la hidrogenatomoj infiltras en la ŝtalon, la volumena frakcio de hidrogeno povas pliiĝi, kaj finfine la rezisto al hidrogenfragiliĝo de la materialo estas signife reduktita.
La signifa redukto de koroda rezisto kaj hidrogenfragiliĝo-rezisto de alt-fortaj ŝtaloj ne nur damaĝas la proprietojn de la ŝtalo, sed ankaŭ multe limigas la aplikon de la ŝtalo.
Ekzemple, kiam aŭta ŝtalo estas elmontrita al diversaj korodaj medioj kiel klorido, sub la ago de streso, la fenomeno de streĉa koroda krakado (SCC), kiu povas okazi, prezentos gravan minacon al la sekureco de la karoserio.
Ju pli alta la karbonenhavo, des pli malalta la hidrogena difuzkoeficiento kaj des pli alta la hidrogena solvebleco. Akademiulo Chan siatempe proponis ke diversaj kraddifektoj kiel ekzemple precipitaĵoj (kiel kaptilejoj por hidrogenatomoj), potencialo, kaj poroj estas proporciaj al la karbonenhavo. La pliiĝo de karbonenhavo malhelpos hidrogenan difuzon, do la hidrogena difuzkoeficiento ankaŭ estas malalta.
Ĉar la karbonenhavo estas proporcia al la hidrogena solvebleco, ju pli granda la volumena frakcio de karburoj kiel hidrogenatomkaptiloj, des pli malgranda la hidrogena difuzkoeficiento ene de la ŝtalo, des pli granda la hidrogena solvebleco, kaj la hidrogena solvebleco ankaŭ enhavas informojn pri disvastigebla hidrogeno, do Hidrogenfragiliĝo-malsaniĝemo estas la plej alta. Kun la pliiĝo de karbonenhavo, la difuzkoeficiento de hidrogenaj atomoj malpliiĝas kaj la surfaca hidrogena koncentriĝo pliiĝas, kio estas kaŭzita de la malkresko de hidrogena trotensio sur la ŝtala surfaco.