為何含碳量高的鋼材容易斷裂?

為了(le)確保(bao)更高的(de)強度,還必須在(zai)鋼中(zhong)添加碳(tan)(tan)(tan)(tan),隨(sui)之就(jiu)會(hui)析(xi)出鐵碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)。從電(dian)化(hua)(hua)學的(de)觀點來看,鐵碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)發揮了(le)陰極作用,加快了(le)基體周邊的(de)陽極溶解反應。在(zai)顯(xian)微組織內的(de)鐵碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)體積分數的(de)增大還歸因于碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)的(de)低氫超電(dian)壓(ya)特性。

鋼(gang)材表面易于(yu)產(chan)生并(bing)吸附氫(qing),氫(qing)原(yuan)子向鋼(gang)材內(nei)部(bu)滲(shen)入(ru)的(de)同(tong)時,氫(qing)的(de)體積(ji)分數就可能會增加,最終使得材料的(de)抗氫(qing)脆性能顯著降低(di)。

如汽(qi)車用(yong)鋼(gang)暴露(lu)于氯化物等各種腐蝕環(huan)境中,在應力(li)作用(yong)下,可能出(chu)現的(de)應力(li)腐蝕開裂(SCC)現象就會對車身的(de)安全性造成嚴重的(de)威脅。

碳含(han)量(liang)(liang)越高(gao),氫擴散(san)(san)系(xi)數減小,氫溶解度(du)增(zeng)大。學者Chan曾經提出(chu),析出(chu)物(作為氫原子(zi)的(de)陷(xian)阱位(wei)置)、電位(wei)、空孔等(deng)各(ge)種晶(jing)格(ge)缺陷(xian)與(yu)碳含(han)量(liang)(liang)成正比,碳含(han)量(liang)(liang)增(zeng)大,就(jiu)會抑制氫擴散(san)(san),因(yin)此(ci)氫擴散(san)(san)系(xi)數也較(jiao)低。

從動電(dian)壓(ya)極(ji)化試驗結果來(lai)看,試樣的(de)碳(tan)含量越高(gao),酸性環境中就易于發生陰極(ji)還原反應(氫生成反應)以及陽極(ji)溶解反應。與具有低(di)氫超電(dian)壓(ya)的(de)周(zhou)邊基體進行比較,碳(tan)化物發揮了陰極(ji)的(de)作用(yong),其(qi)體積分數增大。

根據電化學氫滲透試(shi)驗(yan)結果,試(shi)樣內(nei)的(de)碳(tan)含(han)量和(he)碳(tan)化物的(de)體(ti)積(ji)分(fen)數越(yue)大(da),氫原子的(de)擴(kuo)散系數就越(yue)小,溶解(jie)度增(zeng)(zeng)大(da)。隨著碳(tan)含(han)量的(de)增(zeng)(zeng)加,抗氫脆性也會降低。

碳含量的增(zeng)大,鋼材內(nei)部就(jiu)會析出碳化物,在(zai)電化學腐蝕反應的作用(yong)下,氫脆(cui)可能(neng)性就(jiu)會增(zeng)大,為了確保鋼具備優(you)秀的耐(nai)腐蝕性和抗氫脆(cui)性,對(dui)碳化物的析出和體積分(fen)數的控制進行是有(you)效的控制方法。

一般針對應力(li)腐(fu)蝕(shi)開(kai)裂現(xian)象(xiang)或(huo)氫(qing)(qing)脆現(xian)象(xiang)導致的表面局部腐(fu)蝕(shi)反應,通(tong)過熱處理除去(qu)殘(can)余應力(li),增大氫(qing)(qing)陷阱效率等方(fang)面開(kai)展。要想開(kai)發(fa)兼具優秀耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性(xing)和抗(kang)氫(qing)(qing)脆性(xing)的超高強汽車用鋼,也自然并非易事。