Почему стали с высоким содержанием углерода легко ломаются? Часть 2

2022-06-28

По результатам испытания на поляризацию динамического напряжения, чем выше содержание углерода в образце, тем более склонны к реакции катодного восстановления (реакция образования водорода) и реакции анодного растворения в кислой среде. По сравнению с окружающей матрицей с низким перенапряжением водорода карбид действует как катод с увеличенной объемной долей.

По результатам электрохимического испытания на водородопроницаемость, чем больше содержание углерода и объемная доля карбидов в образце, тем меньше коэффициент диффузии атомов водорода и больше растворимость. С увеличением содержания углерода стойкость к водородному охрупчиванию также снижается.

Испытания на растяжение при медленной скорости деформации подтвердили, что чем выше содержание углерода, тем ниже устойчивость к коррозионному растрескиванию под напряжением. Пропорционально объемной доле карбидов, по мере увеличения реакции восстановления водорода и количества впрыскиваемого в образец водорода, будет происходить реакция анодного растворения, а также ускоряться образование зоны скольжения.


Когда содержание углерода увеличивается, карбиды выпадают в осадок внутри стали. Под действием электрохимической коррозионной реакции увеличивается вероятность водородного охрупчивания. Чтобы гарантировать, что сталь имеет превосходную коррозионную стойкость и стойкость к водородному охрупчиванию, эффективными методами контроля являются осаждение карбидов и контроль объемной доли.

Применение стали в автодеталях имеет некоторые ограничения, в том числе из-за значительного снижения ее стойкости к водородному охрупчиванию, вызываемому водной коррозией. Фактически, эта склонность к водородному охрупчиванию тесно связана с содержанием углерода с выделением карбидов железа (Fe2,4C/Fe3C) в условиях низкого водородного перенапряжения.

Как правило, для реакции локализованной коррозии на поверхности, вызванной явлением коррозионного растрескивания под напряжением или явлением водородного охрупчивания, остаточное напряжение снимается путем термообработки и эффективность улавливания водорода увеличивается. Нелегко разработать сверхвысокопрочную автомобильную сталь, обладающую одновременно превосходной коррозионной стойкостью и устойчивостью к водородному охрупчиванию.

С увеличением содержания углерода скорость восстановления водорода увеличивается, а скорость диффузии водорода существенно снижается. Ключом к использованию среднеуглеродистой или высокоуглеродистой стали в качестве деталей или трансмиссионных валов является эффективный контроль карбидных компонентов в микроструктуре.