Dlaczego stale o dużej zawartości węgla łatwo pękają? Część 2

2022-06-28

Z wyników testu polaryzacji napięcia dynamicznego wynika, że ​​im wyższa zawartość węgla w próbce, tym bardziej podatna jest na reakcję redukcji katodowej (reakcję wytwarzania wodoru) i reakcję rozpuszczania anodowego w środowisku kwaśnym. W porównaniu z otaczającą matrycą o niskim przepięciu wodoru, węglik pełni funkcję katody o zwiększonym udziale objętościowym.

Zgodnie z wynikami elektrochemicznego testu przenikania wodoru, im większa jest zawartość węgla i udział objętościowy węglików w próbce, tym mniejszy jest współczynnik dyfuzji atomów wodoru i większa rozpuszczalność. Wraz ze wzrostem zawartości węgla zmniejsza się również odporność na kruchość wodorową.

Badanie rozciągania przy powolnym odkształcaniu potwierdziło, że im wyższa zawartość węgla, tym niższa odporność na pękanie korozyjne naprężeniowe. Proporcjonalnie do udziału objętościowego węglików, w miarę wzrostu reakcji redukcji wodoru i ilości wodoru wtryskiwanego do próbki, nastąpi reakcja rozpuszczania anodowego, a także przyspieszone zostanie tworzenie się strefy poślizgu.


Gdy zawartość węgla wzrasta, węgliki wytrącają się wewnątrz stali. Pod wpływem reakcji korozji elektrochemicznej zwiększy się możliwość wystąpienia kruchości wodorowej. Aby zapewnić doskonałą odporność stali na korozję i kruchość wodorową, skutecznymi metodami kontroli są kontrola wytrącania węglika i frakcji objętościowej.

Zastosowanie stali w częściach samochodowych podlega pewnym ograniczeniom, także ze względu na znaczne zmniejszenie jej odporności na kruchość wodorową, spowodowaną korozją wodną. W rzeczywistości ta podatność na kruchość wodorową jest ściśle związana z zawartością węgla, z wytrącaniem się węglików żelaza (Fe2,4C/Fe3C) w warunkach niskiego nadnapięcia wodorowego.

Ogólnie rzecz biorąc, w przypadku zlokalizowanej reakcji korozji na powierzchni spowodowanej zjawiskiem pękania korozyjnego naprężeniowego lub zjawiskiem kruchości wodorowej, naprężenia szczątkowe usuwa się poprzez obróbkę cieplną i zwiększa się skuteczność pułapki wodorowej. Nie jest łatwo opracować stal samochodową o ultrawysokiej wytrzymałości, charakteryzującą się zarówno doskonałą odpornością na korozję, jak i odpornością na kruchość wodorową.

Wraz ze wzrostem zawartości węgla wzrasta szybkość redukcji wodoru, podczas gdy szybkość dyfuzji wodoru znacznie maleje. Kluczem do stosowania stali średniowęglowej lub wysokowęglowej jako części lub wałów przekładniowych jest skuteczna kontrola składników węglikowych w mikrostrukturze.