Зашто се челици са високим садржајем угљеника лако ломе? део 1

2022-06-24

Шипке са високим садржајем угљеника су се много пута ломиле, као што су осовине од 45# челика, које ће се сломити након кратког времена употребе. Узимајући узорке из поломљених делова и вршећи металографску анализу, често је немогуће пронаћи узрок, чак и ако је сувишно пронаћи неке разлоге, то није прави разлог.

Да би се обезбедила већа чврстоћа, челику се мора додати и угљеник, са којим се таложе карбиди гвожђа. Са електрохемијске тачке гледишта, карбид гвожђа делује као катода, убрзавајући реакцију анодног растварања око подлоге. Повећање запреминског удела карбида гвожђа у микроструктури такође се приписује ниским пренапонским својствима карбида водоника.
Површина челика се лако ствара и апсорбује водоник. Када се атоми водоника инфилтрирају у челик, запремински удео водоника може да се повећа, и коначно, отпорност материјала на водоничну кртост је значајно смањена.
Значајно смањење отпорности на корозију и отпорности на кртост водоником челика високе чврстоће не само да штети својствима челика, већ и у великој мери ограничава примену челика.
На пример, када је аутомобилски челик изложен различитим корозивним срединама као што је хлорид, под дејством напрезања, феномен корозионог пуцања под напоном (СЦЦ) који може да настане представљаће озбиљну претњу по безбедност каросерије аутомобила.
Што је већи садржај угљеника, мањи је коефицијент дифузије водоника и већа је растворљивост водоника. Научник Чен је једном предложио да су различити дефекти решетке као што су преципитати (као места заробљавања за атоме водоника), потенцијал и поре пропорционални садржају угљеника. Повећање садржаја угљеника ће инхибирати дифузију водоника, тако да је и коефицијент дифузије водоника низак.
Пошто је садржај угљеника пропорционалан растворљивости водоника, што је већи запремински удео карбида као замке атома водоника, мањи је коефицијент дифузије водоника унутар челика, већа је растворљивост водоника, а растворљивост водоника такође садржи информације о дифузионом водонику, тако да је осетљивост на водоничну кртост највећа. Са повећањем садржаја угљеника смањује се коефицијент дифузије атома водоника и повећава површинска концентрација водоника, што је узроковано смањењем пренапона водоника на површини челика.