零部件（jiàn）機床加（jiā）工高含碳量鋼材容易斷裂的原因

含碳量高的棒材發生（shēng）過（guò）很多（duō）次（cì）斷裂，如45#鋼做的軸，使用不（bú）太長的時間就（jiù）發生斷（duàn）裂（liè）。從斷裂後部件上取樣，進行金相分析，往往找不到產生的（de）原因，即算牽強附會找到了一些原因，也不是實際的原（yuán）因。

為了確保更高的強度，還必須在鋼中添加碳，隨之就會析出鐵碳化物。從電化（huà）學的觀點來看，鐵碳化物發揮了（le）陰極作用，加快了（le）基體周邊的陽極溶解反應。在顯微組織內的鐵碳化物體積（jī）分數（shù）的增大還歸因於碳化物的低氫（qīng）超電壓特（tè）性。

鋼材表麵易於產生並吸附（fù）氫（qīng），氫原子向鋼材內部滲入的同時，氫（qīng）的體積分數（shù）就可能會增加，最（zuì）終使（shǐ）得（dé）材料的抗氫脆性能顯（xiǎn）著降低。

高強鋼材耐腐蝕性和抗氫脆性的顯著降低不僅有害於鋼材的性能（néng），還會極（jí）大地限製鋼材的應用。

如汽車用鋼暴露於氯化物等各種腐蝕環境中（zhōng），在應力作用（yòng）下，可能出現的應力（lì）腐蝕開裂（SCC）現象就會對車身的（de）安全性造成嚴重的威脅。

碳含量越高，氫擴散係數減（jiǎn）小，氫溶解度增大。學者Chan曾經提（tí）出，析（xī）出物（作為氫原子的陷阱位置）、電位、空孔等各種晶（jīng）格缺陷與碳含量成正比（bǐ），碳含量增（zēng）大，就會抑製氫（qīng）擴散，因此氫擴散係數也較低。

由於碳含量與氫溶解度成正比關係，作為氫原子陷阱的碳化物，體積分數越大（dà），鋼材內部的氫擴散係數（shù）越小，氫溶解度增大，氫溶解度也包含了有關擴散性（xìng）氫的信息，因而氫脆敏感性（xìng）最（zuì）高。隨著（zhe）碳含量的（de）增加，氫原（yuán）子（zǐ）的擴散（sàn）係數減小（xiǎo），表麵氫（qīng）濃度增大，這是因為鋼材表麵的氫超電壓下降所致。

從（cóng）動電壓極化試驗結果來看（kàn），試樣的碳（tàn）含量越高，酸性環境中就易於發生陰極還原反（fǎn）應（氫（qīng）生成反應（yīng））以及陽極溶解反（fǎn）應。與具有低氫超電壓的周邊基體進行比較，碳化物（wù）發揮了陰極的作用（yòng），其體積分數增大。

根據電（diàn）化學氫滲透試（shì）驗結果（guǒ），試（shì）樣內的碳含量和碳化物的體積（jī）分數越大，氫原子的擴散係數就越小，溶解度增大。隨著碳含量的增加，抗氫脆性也會降低。

慢應變速（sù）率拉伸試驗證（zhèng）實，碳含量越大，抗應力腐蝕開裂性能也會降低。與碳化物的體（tǐ）積分數成正比（bǐ），隨著氫（qīng）還原反應及向試樣內部滲透的（de）氫注入量增加，就會（huì）發生陽極（jí）溶解反應，也（yě）會加快形成滑移帶。

碳含量的（de）增大，鋼材內部就（jiù）會析出碳化物，在電化學腐蝕反應的作用下，氫脆可能性就會增大，為了確保鋼具備優秀的耐腐蝕性和抗氫脆性，對碳化物的析出和體積分數的（de）控製進行是有效的（de）控製方法。

鋼材在汽車零配件上的應用受到一些（xiē）限製（zhì），也要歸因於（yú）其抗氫脆性能的（de）明顯下降（jiàng），而氫脆是由水溶（róng）液腐蝕產（chǎn）生的。事實上，這種氫脆敏感性是與碳含量密切相關的，在低氫超電壓條件下析出鐵碳化（huà）物（wù）（Fe2.4C / Fe3C）。

一般針對應力腐蝕開裂現（xiàn）象或氫（qīng）脆現象導致的表麵局部腐蝕反應（yīng），通過（guò）熱處理（lǐ）除去殘餘（yú）應力，增大（dà）氫陷阱效率等方麵開展。要想開發（fā）兼具優秀耐腐蝕性和（hé）抗氫脆性（xìng）的超高強汽車用鋼，也自然並非易事。

隨著碳含量的增大，氫還原速率增大，而氫擴散速率顯（xiǎn）著降低。使用（yòng）中碳或高碳鋼做零部件或傳（chuán）動軸等，技（jì）術關鍵就是對顯微組織中的碳化（huà）物組分進行有效控製。