Mengapa keluli dengan kandungan karbon tinggi mudah pecah? Bahagian 1

2022-06-24

Bar dengan kandungan karbon tinggi telah pecah berkali-kali, seperti aci yang diperbuat daripada keluli 45#, yang akan pecah selepas penggunaan yang singkat. Mengambil sampel dari bahagian yang patah dan menjalankan analisis metalografik, selalunya mustahil untuk mencari puncanya, walaupun sukar untuk mencari beberapa sebab, ia bukanlah sebab sebenar.

Untuk memastikan kekuatan yang lebih tinggi, karbon juga mesti ditambah pada keluli, yang dengannya karbida besi memendakan. Dari sudut elektrokimia, karbida besi bertindak sebagai katod, mempercepatkan tindak balas pembubaran anodik di sekeliling substrat. Peningkatan dalam pecahan isipadu karbida besi dalam struktur mikro juga disebabkan oleh sifat voltan lampau hidrogen yang rendah karbida.
Permukaan keluli mudah dijana dan menyerap hidrogen. Apabila atom hidrogen menyusup ke dalam keluli, pecahan isipadu hidrogen mungkin meningkat, dan akhirnya rintangan terhadap pereputan hidrogen bahan berkurangan dengan ketara.
Pengurangan ketara dalam rintangan kakisan dan rintangan kerosakkan hidrogen keluli berkekuatan tinggi bukan sahaja merosakkan sifat keluli, tetapi juga sangat mengehadkan penggunaan keluli.
Sebagai contoh, apabila keluli kereta terdedah kepada pelbagai persekitaran yang menghakis seperti klorida, di bawah tindakan tegasan, fenomena keretakan kakisan tegasan (SCC) yang mungkin berlaku akan menimbulkan ancaman serius kepada keselamatan badan kereta.
Semakin tinggi kandungan karbon, semakin rendah pekali resapan hidrogen dan semakin tinggi keterlarutan hidrogen. Sarjana Chan pernah mencadangkan bahawa pelbagai kecacatan kekisi seperti mendakan (sebagai tapak perangkap untuk atom hidrogen), potensi, dan liang adalah berkadar dengan kandungan karbon. Peningkatan kandungan karbon akan menghalang resapan hidrogen, maka pekali resapan hidrogen juga rendah.
Oleh kerana kandungan karbon adalah berkadar dengan keterlarutan hidrogen, lebih besar pecahan isipadu karbida sebagai perangkap atom hidrogen, lebih kecil pekali resapan hidrogen di dalam keluli, lebih besar keterlarutan hidrogen, dan keterlarutan hidrogen juga mengandungi maklumat tentang hidrogen boleh meresap, jadi kerentanan kerosakan hidrogen adalah yang paling tinggi. Dengan peningkatan kandungan karbon, pekali resapan atom hidrogen berkurangan dan kepekatan hidrogen permukaan meningkat, yang disebabkan oleh penurunan lebihan voltan hidrogen pada permukaan keluli.