Hva er effekten av Hydrogen sprøhet på stål?

Hydrogen, enten i atmosfærisk form eller som finnes i andre forbindelser, har en sterk negativ innvirkning på høy strekkfasthet stål, spesielt ved høye temperaturer. Når utsatt for langvarig hydrogen angrep, kan en slik stål mislykkes plutselig og katastrofalt. Å løse dette problem, som er kjent som "hydrogen-sprøhet", vil være avgjørende for fremtidige anvendelser av hydrogen, slik som i forbrenningsmotorer.

Fordeling av kjemiske bindinger

Hydrogensprøhet kan ta flere former, hvorav den ene innebærer den progressive diffusjon av hydrogenatomer i det mikroskopiske gitter av stål i seg selv. Atmosfærisk hydrogen diffunderer inn i metallet, gravitating mot området med størst belastning. Når dette skjer, de kjemiske bindinger som holder sammen atomene som utgjør stålet begynner å svekkes; dette kompromitterer den strukturelle integriteten av stålet og øker sannsynligheten for at metallet skal svikte for tidlig.

hydrogen inkluderings

Alternativt kan hydrogen-sprøhet være forbundet med atomer som diffunderer inn i små porer eller hulrom i stålet. Disse hullene er mikroskopiske --- akkurat stor nok for en atom. Når flere hydrogenatomer finner veien inn i hulrommene, de kombineres for å danne hydrogenmolekyler som ikke kan unnslippe; slutt trykket i tomrommet bygger til ekstreme nivåer, setter stor belastning på stålet. Ved et hydrogentetthet på bare 5 ppm, kan trykket inne i hulrommene kommer 17.000 ganger den midlere trykket ved havnivå.

strekkfasthet

En av de mer uttalte effektene av hydrogensprøhet er en reduksjon i strekkfasthet --- hvor holdbare stålet er. Under belastning, kan stål utsettes for stor påkjenning langs flere akser; når svekket av hydrogensprøhet, er mer sannsynlig å bare gi måte stålet. Hydrogensprøhet en tendens til å påvirke stål som er særlig sterk eller særlig vanskelig, fordi disse typer stål har generelt en lavere toleranse for strukturelle feil.

duktilitet

Stål, når det plasseres under tung belastning, har naturlig tendens til å deformere seg litt --- et fenomen kjent som duktilitet. Som navnet antyder, hydrogensprøhet reduserer sterkt denne duktilitet, noe som gjør stålet sprøtt og lite fleksibel. Ettersom stålet begynner å deformeres langs områdene som allerede er utsatt for angrep hydrogen diffunderer hydrogen lenger inn i gitteret, noe som skaper en gjennomgripende strukturell svikt som til slutt smekker stålet langs linjen med størst spenning.