उच्च कार्बन सामग्री असलेले स्टील्स सहजपणे का तुटतात? भाग १

2022-06-24

उच्च कार्बन सामग्री असलेल्या बार बऱ्याच वेळा तुटल्या आहेत, जसे की 45# स्टीलचे बनलेले शाफ्ट, जे वापरल्यानंतर थोड्या वेळाने तुटतात. फ्रॅक्चर झालेल्या भागांचे नमुने घेऊन आणि मेटॅलोग्राफिक विश्लेषण करून, कारण शोधणे अनेकदा अशक्य असते, जरी काही कारणे शोधणे फार दूरचे असले तरी ते खरे कारण नसते.

उच्च सामर्थ्य सुनिश्चित करण्यासाठी, स्टीलमध्ये कार्बन देखील जोडला जाणे आवश्यक आहे, ज्यासह लोह कार्बाइड्स अवक्षेपित होतात. इलेक्ट्रोकेमिकल दृष्टिकोनातून, लोह कार्बाइड कॅथोड म्हणून कार्य करते, सब्सट्रेटभोवती ॲनोडिक विघटन अभिक्रियाला गती देते. मायक्रोस्ट्रक्चरमध्ये लोह कार्बाइड्सच्या व्हॉल्यूम फ्रॅक्शनमध्ये वाढ देखील कार्बाईड्सच्या कमी हायड्रोजन ओव्हरव्होल्टेज गुणधर्मांना कारणीभूत ठरते.
स्टीलचा पृष्ठभाग हायड्रोजन तयार करणे आणि शोषण्यास सोपे आहे. जेव्हा हायड्रोजनचे अणू स्टीलमध्ये घुसतात तेव्हा हायड्रोजनचे प्रमाण वाढू शकते आणि शेवटी सामग्रीचा हायड्रोजन भंग होण्याचा प्रतिकार लक्षणीयरीत्या कमी होतो.
उच्च-शक्तीच्या स्टील्सच्या गंज प्रतिकार आणि हायड्रोजन भ्रूण प्रतिकारशक्तीमध्ये लक्षणीय घट पोलादाच्या गुणधर्मांनाच हानी पोहोचवत नाही तर स्टीलच्या वापरास देखील मोठ्या प्रमाणात मर्यादा घालते.
उदाहरणार्थ, जेव्हा ऑटोमोबाईल स्टील विविध संक्षारक वातावरणात जसे की क्लोराईडच्या संपर्कात येते, तेव्हा तणावाच्या कृती अंतर्गत, स्ट्रेस कॉरोजन क्रॅकिंग (SCC) ची घटना घडू शकते ज्यामुळे कारच्या शरीराच्या सुरक्षिततेला गंभीर धोका निर्माण होतो.
कार्बनचे प्रमाण जितके जास्त असेल तितके हायड्रोजन प्रसार गुणांक कमी आणि हायड्रोजन विद्राव्यता जास्त. विद्वान चॅन यांनी एकदा प्रस्तावित केले की विविध जाळीतील दोष जसे की प्रक्षेपित (हायड्रोजन अणूंसाठी सापळ्याची जागा म्हणून), क्षमता आणि छिद्र कार्बन सामग्रीच्या प्रमाणात आहेत. कार्बनचे प्रमाण वाढल्याने हायड्रोजनचा प्रसार रोखला जाईल, त्यामुळे हायड्रोजन प्रसार गुणांक देखील कमी आहे.
कार्बनचे प्रमाण हायड्रोजन विद्राव्यतेच्या प्रमाणात असल्याने, हायड्रोजन अणू सापळे म्हणून कार्बाइड्सचा खंड अपूर्णांक जितका जास्त असेल, स्टीलच्या आत हायड्रोजन प्रसार गुणांक जितका लहान असेल तितका हायड्रोजन विद्राव्यता जास्त असेल आणि हायड्रोजन विद्राव्यतेमध्ये प्रसरणीय हायड्रोजन, हायड्रोजन विषयी माहिती असते. त्यामुळे हायड्रोजन भ्रष्टतेची संवेदनशीलता सर्वाधिक आहे. कार्बन सामग्रीच्या वाढीसह, हायड्रोजन अणूंचा प्रसार गुणांक कमी होतो आणि पृष्ठभागावरील हायड्रोजन एकाग्रता वाढते, जे स्टीलच्या पृष्ठभागावर हायड्रोजन ओव्हरव्होल्टेज कमी झाल्यामुळे होते.