Почему высокоуглеродистая сталь склонна к разрушению?

Почему высокоуглеродистая сталь легче ломается? Когда углерод добавляют в сталь для повышения ее прочности, он образует карбиды железа, которые действуют как катоды, ускоряя коррозию. Этот процесс задерживает атомы водорода, что приводит к водородному охрупчиванию и коррозионному растрескиванию под напряжением. Следовательно, с увеличением содержания углерода устойчивость стали к этим проблемам снижается. В этой статье вы узнаете о сложном балансе между содержанием углерода и механическими свойствами стали, что прольет свет на способы решения этих проблем.

Почему сталь с высоким содержанием углерода легко ломается

Оглавление

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.

Не забывайте, что делиться - значит заботиться! : )
Шейн
Автор

Шейн

Основатель MachineMFG

Как основатель MachineMFG, я посвятил более десяти лет своей карьеры металлообрабатывающей промышленности. Мой обширный опыт позволил мне стать экспертом в области производства листового металла, механической обработки, машиностроения и станков для обработки металлов. Я постоянно думаю, читаю и пишу об этих предметах, постоянно стремясь оставаться на переднем крае своей области. Позвольте моим знаниям и опыту стать преимуществом для вашего бизнеса.

Вам также может понравиться
Мы выбрали их специально для вас. Читайте дальше и узнавайте больше!

Искры при шлифовании: определение углеродистой и нержавеющей стали

Вы когда-нибудь задумывались, как быстро отличить углеродистую сталь от нержавеющей? Понимание различий имеет решающее значение в различных областях применения, от строительства до производства. В этой статье мы рассмотрим...
Сталь в Китае

Классификация и стандарты стали в Китае

Почему различные виды стали имеют такие разные свойства и как они классифицируются в Китае? В этой статье мы рассмотрим классификацию и стандарты стали, объясним систематическую...

Классификация и типы стали: Полное руководство

Эта статья исследует увлекательный мир черных и цветных металлов, раскрывая их уникальные свойства и классификацию. К концу статьи вы поймете основные различия и области применения этих важнейших...
347347H Жаропрочная нержавеющая сталь Руководство по эксплуатации

Жаропрочная нержавеющая сталь 347/347H: Основное руководство

Что делает жаропрочную нержавеющую сталь 347 столь необходимой для использования в высокотемпературных средах? В этой статье рассматриваются ее уникальные свойства, такие как устойчивость к межкристаллитной коррозии и разрыву под напряжением, что делает ее идеальной для...
Стальные профили

Стальные профили: Окончательное руководство

Вы когда-нибудь задумывались, что делает окружающие нас стальные конструкции такими надежными и прочными? Эта статья исследует увлекательный мир стальных профилей, от простых форм, таких как квадрат и...
Температуры при охлаждении и финишной прокатке

Температуры охлаждения и чистовой прокатки для различных марок стали

Что делает температуру охлаждения и чистовой прокатки для различных марок стали такой важной? При производстве стали эти температуры играют ключевую роль в определении конечной микроструктуры и механических...
MachineMFG
Поднимите свой бизнес на новый уровень
Подпишитесь на нашу рассылку
Последние новости, статьи и ресурсы, еженедельно отправляемые в ваш почтовый ящик.

Свяжитесь с нами

Вы получите наш ответ в течение 24 часов.