ทำไมเหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนสูงถึงแตกหักง่าย? ส่วนที่ 2
2022-06-28
จากผลการทดสอบการซึมผ่านของไฮโดรเจนเคมีไฟฟ้า ยิ่งปริมาณคาร์บอนและเศษส่วนปริมาตรของคาร์ไบด์ในตัวอย่างมากขึ้น ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่กระจายของอะตอมไฮโดรเจนก็จะยิ่งน้อยลงและความสามารถในการละลายก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น เมื่อปริมาณคาร์บอนเพิ่มขึ้น ความต้านทานต่อการแตกตัวของไฮโดรเจนก็ลดลงเช่นกัน
การทดสอบแรงดึงด้วยอัตราความเครียดที่ช้ายืนยันว่ายิ่งปริมาณคาร์บอนสูง ความต้านทานต่อการแตกร้าวจากความเค้นกัดกร่อนก็จะยิ่งลดลง สัดส่วนกับสัดส่วนปริมาตรของคาร์ไบด์ เนื่องจากปฏิกิริยารีดักชันของไฮโดรเจนและปริมาณของไฮโดรเจนที่ฉีดเข้าไปในตัวอย่างเพิ่มขึ้น ปฏิกิริยาการละลายของขั้วบวกจะเกิดขึ้น และการก่อตัวของโซนลื่นก็จะถูกเร่งเช่นกัน
เมื่อปริมาณคาร์บอนเพิ่มขึ้น คาร์ไบด์จะตกตะกอนภายในเหล็ก ภายใต้การกระทำของปฏิกิริยาการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้า ความเป็นไปได้ที่ไฮโดรเจนจะเกิดการเปราะจะเพิ่มขึ้น เพื่อให้แน่ใจว่าเหล็กมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยมและความต้านทานการเปราะของไฮโดรเจน การตกตะกอนของคาร์ไบด์และการควบคุมเศษส่วนปริมาตรจึงเป็นวิธีการควบคุมที่มีประสิทธิภาพ
การใช้เหล็กในชิ้นส่วนรถยนต์อาจมีข้อจำกัดบางประการ เนื่องจากความต้านทานต่อการเปราะของไฮโดรเจนลดลงอย่างมาก ซึ่งเกิดจากการกัดกร่อนของน้ำ ในความเป็นจริง ความไวต่อการแตกตัวของไฮโดรเจนนี้มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับปริมาณคาร์บอน โดยการตกตะกอนของคาร์ไบด์เหล็ก (Fe2.4C/Fe3C) ภายใต้สภาวะแรงดันไฟฟ้าเกินของไฮโดรเจนที่ต่ำ
โดยทั่วไป สำหรับปฏิกิริยาการกัดกร่อนเฉพาะจุดบนพื้นผิวที่เกิดจากปรากฏการณ์การแตกร้าวของการกัดกร่อนจากความเค้นหรือปรากฏการณ์การเปราะของไฮโดรเจน ความเค้นตกค้างจะถูกกำจัดออกโดยการบำบัดความร้อน และประสิทธิภาพการดักจับไฮโดรเจนจะเพิ่มขึ้น ไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะพัฒนาเหล็กกล้ายานยนต์ที่มีความแข็งแรงสูงเป็นพิเศษโดยมีทั้งความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยมและความต้านทานการเปราะของไฮโดรเจน
เมื่อปริมาณคาร์บอนเพิ่มขึ้น อัตราการลดไฮโดรเจนจะเพิ่มขึ้น ในขณะที่อัตราการแพร่กระจายของไฮโดรเจนจะลดลงอย่างมาก กุญแจสำคัญในการใช้คาร์บอนปานกลางหรือเหล็กกล้าคาร์บอนสูงเป็นชิ้นส่วนหรือเพลาส่งกำลังคือการควบคุมส่วนประกอบคาร์ไบด์ในโครงสร้างจุลภาคอย่างมีประสิทธิภาพ