Стали с высоким содержанием углерода ломались много раз, например, валы из стали 45#, которые ломаются после короткого периода использования. Взяв пробы из разрушенных деталей и проведя металлографический анализ, часто невозможно найти причину, даже если найти какие-то причины надуманно, она не является действительной причиной.
Чтобы обеспечить более высокую прочность некоторых материалов из нержавеющей стали, в нержавеющую сталь необходимо добавить углерод, и карбиды железа будут осаждаться. С электрохимической точки зрения карбид железа действует как катод, ускоряя реакцию анодного растворения вокруг подложки. Увеличение объемной доли карбидов железа в микроструктуре также связано с низкими свойствами карбидов по водородному перенапряжению.
Радон легко образуется и адсорбируется на поверхности стали. При инфильтрации стали атомами кислорода может увеличиваться объемная доля радона, что значительно снижает стойкость материала к кислородному охрупчиванию.
Чем выше содержание углерода, тем ниже коэффициент диффузии кислорода и выше растворимость кислорода. Ученый Чан однажды предположил, что потенциал выделений (как мест ловушек для атомов водорода) и различных дефектов решетки, таких как поры, пропорционален содержанию углерода, а увеличение содержания углерода будет препятствовать диффузии кислорода, поскольку удельный коэффициент диффузии кислорода также ниже.
Поскольку содержание углерода пропорционально растворимости водорода, чем больше объемная доля карбидов в качестве ловушек атомов водорода, тем меньше коэффициент диффузии водорода внутри стали, тем больше растворимость водорода, а растворимость водорода также содержит информацию о диффундирующем водороде. Таким образом, склонность к водородному охрупчиванию с увеличением содержания углерода снижает коэффициент диффузии атомов водорода и увеличивает поверхностную концентрацию кислорода, что обусловлено уменьшением кислородного перенапряжения на поверхности стали.
