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碳含量的增大,钢材内部就会析出碳化物
来源:fuling.gangdaojia.com.cn  |  发布时间:2021年07月08日 返回列表
    碳含量高的棒材多次断裂,例如45#钢制的轴在不太长的时间内断裂。从断裂后的零件中取样,进行金相分析,往往找不到发生的原因,即使牵引力附着也能找到原因,不是实际的原因。

    为了确保更高的强度,还必须在钢中添加碳,随之就会析出铁碳化物。从电化学的观点来看,铁碳化物发挥了阴极作用,加快了基体周边的阳极溶解反应。在显微组织内的铁碳化物体积分数的增大还归因于碳化物的低氢超电压特性。

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    钢材表面易于产生并吸附氢,氢原子向钢材内部渗入的同时,氢的体积分数就可能会增加,使得材料的抗氢脆性能显着降低。
    碳含量越高,氢扩散系数减小,氢溶解度增大。学者Chan曾经提出,析出物(作为氢原子的陷阱位置)、电位、空孔等各种晶格缺陷与碳含量成正比,碳含量增大,就会抑制氢扩散,因此氢扩散系数也较低。
    由于碳含量与氢溶解度成正比关系,作为氢原子陷阱的碳化物,体积分数越大,钢材内部的氢扩散系数越小,氢溶解度增大,氢溶解度也包含了有关扩散性氢的信息,因而氢脆敏感性高。随着碳含量的增加,氢原子的扩散系数减小,表面氢浓度增大,这是因为钢材表面的氢超电压下降所致。
    从动电压极化试验结果来看,试样的碳含量越高,酸性环境中就易于发生阴极还原反应(氢生成反应)以及阳极溶解反应。与具有低氢超电压的周边基体进行比较,碳化物发挥了阴极的作用,其体积分数增大。
    碳含量的增大,钢材内部就会析出碳化物,在电化学腐蚀反应的作用下,氢脆可能性就会增大,为了确保钢具备好的耐腐蚀性和抗氢脆性,对碳化物的析出和体积分数的控制进行是有效的控制方法。
    钢材在汽车零配件上的应用受到一些限制,也要归因于其抗氢脆性能的明显下降,而氢脆是由水溶液腐蚀产生的。事实上,这种氢脆敏感性是与碳含量密切相关的,在低氢超电压条件下析出铁碳化物(Fe2.4C / Fe3C)。
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