含碳量高的大口径厚壁钢管为什么容易断裂？

含碳量高的棒材发生过很多次断裂，如45#钢做的轴，使用不太长的时间就发生断裂。从断裂后部件上取样，进行金相分析，往往找不到产生的原因，即算牵强附会找到了一些原因，也不是实际的原因。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。大口径厚壁钢管表面易于产生并吸附氢，氢原子向大口径厚壁钢管内部渗入的同时，氢的体积分数就可能会增加，最终使得材料的抗氢脆性能显著降低。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，大口径厚壁钢管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，因而氢脆敏感性最高。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，这是因为大口径厚壁钢管表面的氢超电压下降所致。碳含量的增大，大口径厚壁钢管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，为了确保钢具备优秀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。一般针对应力腐蚀开裂现象或氢脆现象导致的表面局部腐蚀反应，通过热处理除去残余应力，增大氢陷阱效率等方面开展。要想开发兼具优秀耐腐蚀性和抗氢脆性的超高强汽车用钢，也自然并非易事。随着碳含量的增大，氢还原速率增大，而氢扩散速率显著降低。使用中碳或高碳钢做零部件或传动轴等，技术关键就是对显微组织中的碳化物组分进行有效控制。

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