Como sabemos, quanto maior o teor de carbono do aço, mais duro ele é. Quando carbono é adicionado ao aço, o carboneto de ferro é precipitado. À medida que o teor de carbono aumenta, a taxa de contração do hidrogênio aumenta, enquanto a taxa de difusão do hidrogênio diminui significativamente. O controle eficaz de carbonetos na microestrutura é fundamental ao usar aço de médio ou alto carbono para componentes e eixos. Aços de médio e alto carbono são amplamente utilizados em muitas aplicações. Para o engenheiro de processamento, as hastes com maior teor de carbono estão sujeitas a múltiplas trincas.
Experimentos eletroquímicos mostram que a reação de dissolução anódica em torno da matriz é acelerada por compostos Fe-C. A fração volumétrica de carboneto de ferro na microestrutura aumenta a baixa superresistência ao hidrogênio do duplex de carboneto. A superfície do aço é fácil de produzir e adsorver hidrogênio. Os átomos de hidrogênio penetram no aço e a fração volumétrica pode aumentar. Finalmente, a resistência do material à fragilização por hidrogénio pode ser significativamente reduzida. A redução significativa na resistência à corrosão e na fragilização por hidrogênio do aço de alta resistência não é apenas prejudicial às propriedades do aço, mas também limita bastante a aplicação do aço. Por exemplo, quando o aço automotivo é exposto a vários ambientes corrosivos, como cloretos, a corrosão sob tensão (SCC) deve ocorrer sob pressão, o que representará uma séria ameaça à segurança da carroceria do automóvel.
À medida que o teor de carbono aumenta, o coeficiente de difusão do hidrogénio diminui e a solubilidade do hidrogénio aumenta. Defeitos como precipitados (locais de aprisionamento para átomos hidrofóbicos de átomos de hidrogênio), potenciais e vazios contendo carbono são proporcionais ao teor de carbono, o que aumenta o teor de carbono, o que aumenta o teor de carbono que suprime o hidrogênio. Como o teor de carbono é proporcional à solubilidade do hidrogênio, quanto maior a fração volumétrica, menor o coeficiente de difusão do hidrogênio do núcleo da barra de aço 1045 e maior a solubilidade do hidrogênio. A solubilidade do hidrogênio também contém informações sobre o hidrogênio difusível, portanto a suscetibilidade à fragilização por hidrogênio é maior. À medida que o teor de carbono aumenta, o coeficiente de difusão do hidrogênio diminui e a concentração superficial de hidrogênio aumenta, o que é causado por gotículas de sobretensão de hidrogênio na superfície do aço. Os resultados do teste de polarização de tensão dinâmica mostram que quanto maior o teor de carbono da amostra, mais carbono está envolvido na reação de redução catódica (geração de hidrogênio) e na reação de dissolução anódica. O carboneto é usado como cátodo com uma fração de volume aumentada em comparação com a matriz periférica com baixa sobretensão de hidrogênio.
Os resultados do teste eletroquímico de penetração de hidrogênio mostram que quanto maior o teor de carbono e a fração volumétrica de carboneto na haste da amostra, menor será o coeficiente de difusão do hidrogênio e maior será a solubilidade. À medida que o teor de carbono aumenta, a resistência à fragilização por hidrogênio diminui. Testes de tração com taxa de deformação lenta confirmam que quanto maior o teor de carbono, menor a resistência à fissuração por corrosão sob tensão. À medida que a reação de redução do hidrogênio e a quantidade de hidrogênio injetado na amostra aumentam, ocorre uma reação de dissolução anódica, acelerando a formação da zona de deslizamento. À medida que o teor de carbono aumenta, os carbonetos precipitam no aço. Sob a ação de reações de corrosão eletroquímica, aumenta a possibilidade de fragilização por hidrogênio. Controlar a precipitação e a fração volumétrica de carbonetos é um método eficaz para garantir a resistência à corrosão e à fragilização por hidrogênio das hastes de aço.
O aço de médio carbono 1045 é limitado em aplicações para peças automotivas devido à redução da energia de fragilização por hidrogênio produzida pela corrosão em soluções aquosas. Na verdade, essa sensibilidade à fragilização por hidrogênio está intimamente relacionada ao teor de carbono, e o carboneto de ferro (Fe2,4C/Fe3C) precipita sob condições de baixa sobretensão de hidrogênio. Reações localizadas de corrosão superficial causadas por corrosão sob tensão ou fragilização por hidrogênio podem ser removidas por tratamento térmico.
