Почему высокоуглеродистая сталь склонна к разрушению? | МашинаMFG

Почему высокоуглеродистая сталь склонна к разрушению?

0
(0)

В прутках с высоким содержанием углерода наблюдаются многочисленные изломы.

Например, вал из стали 45# может сломаться, если его не использовать в течение длительного времени.

Взятие образцов из сломанных деталей и проведение металлографического анализа часто не позволяет определить причину разрушения.

Даже если причина выявлена, она может не быть истинной.

Почему сталь с высоким содержанием углерода легко ломается

Чтобы повысить прочность стали, в нее необходимо добавить углерод. Это приводит к выпадению карбидов железа. С точки зрения электрохимии, карбиды железа выступают в роли катодов, ускоряя анодную реакцию растворения вокруг подложки. Увеличение объемной доли карбидов железа в микроструктуре также связано с низкими характеристиками карбидов по перенапряжению водорода.

Стальная поверхность склонна к выделению и поглощению водорода. По мере проникновения атомов водорода в сталь объемная доля водорода может увеличиваться, снижая устойчивость материала к водородное охрупчивание. Такое снижение коррозионной стойкости и устойчивости к водородному охрупчиванию существенно влияет на свойства стали и ограничивает ее применение.

Например, когда автомобильная сталь подвергается воздействию коррозионной среды, такой как хлорид, под нагрузкой может возникнуть коррозионное растрескивание под напряжением (SCC), что представляет угрозу для безопасности кузова.

Чем выше содержание углеродачем ниже коэффициент диффузии водорода и выше растворимость водорода. Некоторые исследователи предполагают, что различные дефекты кристаллической решетки, такие как осадки, потенциалы и поры, увеличиваются пропорционально содержанию углерода. При увеличении содержания углерода диффузия водорода затрудняется, что приводит к снижению коэффициента диффузии водорода.

Содержание углерода пропорционально растворимости водорода, поэтому, чем больше объемная доля карбидов, тем меньше коэффициент диффузии водорода внутри стали. Это приводит к увеличению растворимости водорода и чувствительности к водородному охрупчиванию.

С увеличением содержания углерода коэффициент диффузии водорода уменьшается, а поверхностная концентрация водорода увеличивается за счет снижения перенапряжения водорода на поверхности стали.

Результаты поляризационного теста с управляемым напряжением показывают, что чем выше содержание углерода в образце, тем легче протекает реакция катодного восстановления (реакция генерации водорода) и реакция анодного растворения в кислой среде.

Карбиды выступают в роли катодов, и их объемная доля увеличивается по сравнению с матрицей при низком перенапряжении водорода. Результаты электрохимического испытания на проницаемость водорода показывают, что чем больше содержание углерода и объемная доля карбидов в образце, тем меньше коэффициент диффузии атомов водорода и выше их растворимость. С увеличением содержания углерода сопротивление водородному охрупчиванию снижается.

Испытание на растяжение с медленной скоростью деформации подтвердило, что чем выше содержание углерода, тем ниже устойчивость к коррозионному растрескиванию под напряжением. Это пропорционально объемной доле карбидов.

По мере усиления реакции восстановления водорода и проникновения водорода в образец происходит реакция анодного растворения, ускоряющая образование зон скольжения. При увеличении содержания углерода внутри стали осаждаются карбиды, что увеличивает вероятность водородного охрупчивания под действием электрохимических коррозионных реакций.

Для обеспечения превосходной коррозионной стойкости и сопротивления водородному охрупчиванию стали эффективным методом является контроль осаждения карбидов и их объемной доли.

Почему сталь с высоким содержанием углерода легко ломается

Применение стали в автомобильных деталях и узлах ограничено из-за ее низкой устойчивости к водородному охрупчиванию.

Это явление - результат коррозии, вызванной воздействием водных растворов.

Чувствительность к водородному охрупчиванию напрямую зависит от содержания углерода в стали.

Карбиды железа (Fe2.4C / Fe3C) образуются в условиях низкого перенапряжения водорода.

Чтобы уменьшить коррозию поверхности, вызванную коррозионным растрескиванием под напряжением или водородным охрупчиванием, необходимо остаточное напряжение обычно удаляется путем термической обработки, что также повышает эффективность улавливания водорода.

Создание сверхвысокопрочных автомобильных сталей, обладающих исключительной коррозионной стойкостью и устойчивостью к водородному охрупчиванию, может оказаться непростой задачей.

Почему сталь с высоким содержанием углерода легко ломается

С увеличением содержания углерода скорость восстановления водорода также возрастает, в то время как скорость диффузии водорода значительно снижается.

Ключ к использованию среднего углерода или высокоуглеродистая сталь для автомобильных компонентов или приводных валов заключается в эффективном контроле карбидных компонентов в микроструктуре.

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка 0 / 5. Количество оценок: 0

Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.

Так как вы нашли эту публикацию полезной...

Подписывайтесь на нас в соцсетях!

Сожалеем, что вы поставили низкую оценку!

Позвольте нам стать лучше!

Расскажите, как нам стать лучше?

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Прокрутить вверх