Почему чем выше содержание углерода, тем более хрупкая сталь?
Насколько мы все знаем, чем выше содержание углерода в стали, тем она тверже. Когда в сталь добавляют углерод, карбид железа осаждается. С увеличением содержания углерода скорость восстановления водорода увеличивается, а скорость диффузии водорода значительно снижается. Эффективный контроль карбидов в микроструктуре имеет решающее значение для использования средне- или высокоуглеродистых сталей в качестве компонентов и валов. Средне- и высокоуглеродистые стали широко используются во многих областях. По мнению инженеров-технологов, прутки с более высоким содержанием углерода склонны к множественным трещинам.

Электрохимические эксперименты показали, что реакция анодного растворения вокруг матрицы ускоряется соединениями Fe - C. Объемная доля карбида железа в микроструктуре увеличивается из-за низкого водородного перенапряжения карбидов. Поверхность стали легко производить и адсорбировать водород, атом водорода во внутреннюю пропитку стали, объемная доля может увеличиваться, и, наконец, стойкость материала к водородной хрупкости может быть значительно снижена. Значительное снижение коррозионной стойкости и сопротивления водородной хрупкости высокопрочных сталей не только вредно для свойств сталей, но и значительно ограничивает области применения стали. Например, когда автомобильная сталь подвергается воздействию различных агрессивных сред, таких как хлорид, явление коррозионного растрескивания под напряжением (SCC) может возникать под действием напряжения, которое представляет серьезную угрозу безопасности кузова автомобиля.

1045 перелом стального стержня

С увеличением содержания углерода коэффициент диффузии водорода уменьшается, а растворимость водорода увеличивается. Различные дефекты решетки, такие как выделения (места захвата атомов водорода), потенциалы и пустоты, пропорциональны содержанию углерода, которое увеличивается, чтобы препятствовать диффузии водорода. Поскольку содержание углерода пропорционально растворимости водорода, чем больше объемная доля, тем меньше коэффициент диффузии водорода сердечника стального стержня 1045 и тем выше растворимость водорода. Растворимость водорода также содержит информацию о диффундирующем водороде, поэтому чувствительность к водородному охрупчиванию самая высокая. С увеличением содержания углерода коэффициент диффузии водорода уменьшается, а концентрация водорода на поверхности увеличивается, что вызвано падением водородного перенапряжения на поверхности стали. Результаты теста динамической поляризации напряжения показывают, что чем выше содержание углерода в образце, тем более вероятно, что реакция катодного восстановления (реакция образования водорода) и реакция растворения анода будут происходить в кислой среде. По сравнению с периферийной матрицей с низким перенапряжением водорода карбид действует как катод, и его объемная доля увеличивается.

Согласно результатам электрохимического испытания на проникновение водорода, чем больше содержание углерода и объемная доля карбидов в стержне образца, тем меньше коэффициент диффузии водорода и выше растворимость. По мере увеличения содержания углерода сопротивление водородной хрупкости уменьшается. Испытание на растяжение при низкой скорости деформации подтвердило, что чем выше содержание углерода, тем ниже сопротивление коррозионному растрескиванию под напряжением. По мере увеличения реакции восстановления водорода и количества водорода, вводимого в образец, будет происходить реакция анодного растворения, ускоряющая образование зоны скольжения. С увеличением содержания углерода в стали будут выделяться карбиды. Под действием реакции электрохимической коррозии увеличивается вероятность водородного охрупчивания. Для обеспечения превосходной коррозионной стойкости и водородной хрупкости стального стержня контроль осаждения и объемной доли карбидов является эффективным методом.

Среднеуглеродистая сталь 1045 ограничена в применении в автомобильных деталях из-за уменьшения ее энергии сопротивления водородной хрупкости, вызванной коррозией в водном растворе. Фактически, эта чувствительность к водородному охрупчиванию тесно связана с содержанием углерода, поскольку карбид железа (Fe2,4C / Fe3C) выделяется в условиях низкого водородного перенапряжения. Местные поверхностные коррозионные реакции, вызванные коррозионным растрескиванием под напряжением или водородным охрупчиванием, можно устранить путем термической обработки.