उच्च कार्बन सामग्री वाले स्टील आसानी से क्यों टूट जाते हैं? भाग ---- पहला

2022-06-24

उच्च कार्बन सामग्री वाले बार कई बार टूट चुके हैं, जैसे 45# स्टील से बने शाफ्ट, जो थोड़े समय के उपयोग के बाद टूट जाएंगे। टूटे हुए हिस्सों से नमूने लेने और मेटलोग्राफिक विश्लेषण करने पर कारण का पता लगाना अक्सर असंभव होता है, भले ही कुछ कारणों का पता लगाना तो दूर की बात है, लेकिन वह वास्तविक कारण नहीं होता है।

उच्च शक्ति सुनिश्चित करने के लिए, स्टील में कार्बन भी मिलाया जाना चाहिए, जिसके साथ लौह कार्बाइड अवक्षेपित होते हैं। इलेक्ट्रोकेमिकल दृष्टिकोण से, आयरन कार्बाइड कैथोड के रूप में कार्य करता है, जो सब्सट्रेट के चारों ओर एनोडिक विघटन प्रतिक्रिया को तेज करता है। माइक्रोस्ट्रक्चर के भीतर लौह कार्बाइड के आयतन अंश में वृद्धि का कारण कार्बाइड के कम हाइड्रोजन ओवरवोल्टेज गुणों को भी माना जाता है।
स्टील की सतह हाइड्रोजन उत्पन्न करने और अवशोषित करने में आसान है। जब हाइड्रोजन परमाणु स्टील में घुसपैठ करते हैं, तो हाइड्रोजन का आयतन अंश बढ़ सकता है, और अंततः सामग्री के हाइड्रोजन उत्सर्जन का प्रतिरोध काफी कम हो जाता है।
उच्च शक्ति वाले स्टील्स के संक्षारण प्रतिरोध और हाइड्रोजन उत्सर्जन प्रतिरोध में महत्वपूर्ण कमी न केवल स्टील के गुणों को नुकसान पहुंचाती है, बल्कि स्टील के अनुप्रयोग को भी काफी हद तक सीमित कर देती है।
उदाहरण के लिए, जब ऑटोमोबाइल स्टील को तनाव की कार्रवाई के तहत क्लोराइड जैसे विभिन्न संक्षारक वातावरणों के संपर्क में लाया जाता है, तो तनाव संक्षारण क्रैकिंग (एससीसी) की घटना कार बॉडी की सुरक्षा के लिए एक गंभीर खतरा पैदा कर सकती है।
कार्बन सामग्री जितनी अधिक होगी, हाइड्रोजन प्रसार गुणांक उतना ही कम होगा और हाइड्रोजन घुलनशीलता उतनी ही अधिक होगी। विद्वान चैन ने एक बार प्रस्तावित किया था कि विभिन्न जाली दोष जैसे अवक्षेप (हाइड्रोजन परमाणुओं के लिए जाल स्थल के रूप में), क्षमता और छिद्र कार्बन सामग्री के समानुपाती होते हैं। कार्बन सामग्री में वृद्धि से हाइड्रोजन प्रसार बाधित होगा, इसलिए हाइड्रोजन प्रसार गुणांक भी कम है।
चूँकि कार्बन सामग्री हाइड्रोजन घुलनशीलता के समानुपाती होती है, हाइड्रोजन परमाणु जाल के रूप में कार्बाइड का आयतन अंश जितना अधिक होता है, स्टील के अंदर हाइड्रोजन प्रसार गुणांक उतना ही छोटा होता है, हाइड्रोजन घुलनशीलता उतनी ही अधिक होती है, और हाइड्रोजन घुलनशीलता में विसरित हाइड्रोजन के बारे में भी जानकारी होती है, इसलिए हाइड्रोजन उत्सर्जन की संवेदनशीलता सबसे अधिक है। कार्बन सामग्री में वृद्धि के साथ, हाइड्रोजन परमाणुओं का प्रसार गुणांक कम हो जाता है और सतह हाइड्रोजन एकाग्रता बढ़ जाती है, जो स्टील की सतह पर हाइड्रोजन ओवरवोल्टेज में कमी के कारण होता है।