Miksi korkeahiilipitoiset teräkset hajoavat helposti? Osa 2

2022-06-28

Dynaamisen jännitteen polarisaatiotestin tuloksista voidaan todeta, että mitä suurempi näytteen hiilipitoisuus on, sitä alttiimpi katodinen pelkistysreaktio (vedyn muodostusreaktio) ja anodinen liukenemisreaktio happamassa ympäristössä. Verrattuna ympäröivään matriisiin, jossa on alhainen vetyylijännite, karbidi toimii katodina, jonka tilavuusosuus on suurempi.

Sähkökemiallisen vedyn läpäisytestin tulosten mukaan mitä suurempi hiilipitoisuus ja karbidien tilavuusosuus näytteessä on, sitä pienempi on vetyatomien diffuusiokerroin ja sitä suurempi on liukoisuus. Hiilipitoisuuden kasvaessa myös vetyhaurastumisen vastustuskyky heikkenee.

Hitaan venymänopeuden vetokokeet vahvistivat, että mitä korkeampi hiilipitoisuus, sitä pienempi jännityskorroosion murtumiskestävyys. Karbidien tilavuusosuuteen suhteutettuna vedyn pelkistysreaktion ja näytteeseen ruiskutetun vedyn määrän kasvaessa tapahtuu anodinen liukenemisreaktio ja myös liukuvyöhykkeen muodostuminen kiihtyy.


Kun hiilipitoisuus kasvaa, karbidit saostuvat teräksen sisään. Sähkökemiallisen korroosioreaktion vaikutuksesta vetyhaurastumisen mahdollisuus kasvaa. Sen varmistamiseksi, että teräksellä on erinomainen korroosionkestävyys ja vetyhaurastumisenkestävyys, kovametallisaostuksen ja tilavuusosuuden säätö ovat tehokkaita torjuntamenetelmiä.

Teräksen käyttöä autonosissa on rajoitettu, mikä johtuu myös sen vetyhaurastumisen kestävyyden merkittävästä heikkenemisestä, joka johtuu vesipitoisesta korroosiosta. Itse asiassa tämä vetyhaurastumisherkkyys liittyy läheisesti hiilipitoisuuteen, rautakarbidien (Fe2.4C/Fe3C) saostumiseen matalan vetyylijännitteen olosuhteissa.

Yleensä jännityskorroosio-halkeiluilmiön tai vetyhaurastumisilmiön aiheuttaman paikallisen korroosioreaktion pinnalla jäännösjännitys poistetaan lämpökäsittelyllä ja vetyloukun tehokkuutta lisätään. Ei ole helppoa kehittää erittäin lujaa autoterästä, jolla on sekä erinomainen korroosionkestävyys että vetyhaurastumisen kesto.

Hiilipitoisuuden kasvaessa vedyn pelkistysnopeus kasvaa, kun taas vedyn diffuusionopeus laskee merkittävästi. Avain keski- tai korkeahiilisen teräksen käyttämiseen osina tai voimansiirtoakseleina on mikrorakenteen kovametallikomponenttien tehokas hallinta.