जैसा कि हम जानते हैं, स्टील में कार्बन की मात्रा जितनी अधिक होती है, वह उतना ही कठोर होता है। जब स्टील में कार्बन मिलाया जाता है तो आयरन कार्बाइड अवक्षेपित हो जाता है। जैसे-जैसे कार्बन सामग्री बढ़ती है, हाइड्रोजन संकोचन दर बढ़ती है, जबकि हाइड्रोजन प्रसार दर काफी कम हो जाती है। घटकों और शाफ्ट के लिए मध्यम या उच्च कार्बन स्टील का उपयोग करते समय माइक्रोस्ट्रक्चर में कार्बाइड का प्रभावी नियंत्रण महत्वपूर्ण है। मध्यम और उच्च कार्बन स्टील्स का व्यापक रूप से कई अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है। प्रोसेसिंग इंजीनियर के अनुसार, उच्च कार्बन सामग्री वाली छड़ों में कई दरारें पड़ने का खतरा होता है।
इलेक्ट्रोकेमिकल प्रयोगों से पता चलता है कि मैट्रिक्स के चारों ओर एनोडिक विघटन प्रतिक्रिया Fe-C यौगिकों द्वारा त्वरित होती है। माइक्रोस्ट्रक्चर में लौह कार्बाइड का आयतन अंश कार्बाइड डुप्लेक्स के कम हाइड्रोजन अतिप्रतिरोध को बढ़ाता है। स्टील की सतह हाइड्रोजन का उत्पादन और सोखना आसान है। हाइड्रोजन परमाणु स्टील में प्रवेश करते हैं और आयतन अंश बढ़ सकता है। अंत में, हाइड्रोजन उत्सर्जन के प्रति सामग्री के प्रतिरोध को काफी कम किया जा सकता है। उच्च शक्ति वाले स्टील के संक्षारण प्रतिरोध और हाइड्रोजन उत्सर्जन में महत्वपूर्ण कमी न केवल स्टील के गुणों के लिए हानिकारक है, बल्कि स्टील के अनुप्रयोग को भी काफी हद तक सीमित करती है। उदाहरण के लिए, जब ऑटोमोबाइल स्टील को क्लोराइड जैसे विभिन्न संक्षारक वातावरणों के संपर्क में लाया जाता है, तो दबाव में तनाव संक्षारण क्रैकिंग (एससीसी) होनी चाहिए, जो ऑटोमोबाइल बॉडी की सुरक्षा के लिए एक गंभीर खतरा पैदा करेगी।
जैसे-जैसे कार्बन सामग्री बढ़ती है, हाइड्रोजन प्रसार गुणांक कम हो जाता है और हाइड्रोजन घुलनशीलता बढ़ जाती है। अवक्षेप (हाइड्रोजन परमाणुओं के हाइड्रोफोबिक परमाणुओं के लिए फँसाने वाले स्थान), क्षमता और कार्बन युक्त रिक्तियाँ जैसे दोष कार्बन सामग्री के समानुपाती होते हैं, जो कार्बन सामग्री को बढ़ाता है, जो कार्बन सामग्री को बढ़ाता है जो हाइड्रोजन को दबाता है। चूँकि कार्बन सामग्री हाइड्रोजन घुलनशीलता के समानुपाती होती है, आयतन अंश जितना अधिक होगा, हाइड्रोजन प्रसार गुणांक 1045 स्टील रॉड कोर उतना ही छोटा होगा, और हाइड्रोजन घुलनशीलता उतनी ही अधिक होगी। हाइड्रोजन घुलनशीलता में प्रसारीय हाइड्रोजन के बारे में भी जानकारी होती है, इसलिए हाइड्रोजन उत्सर्जन की संवेदनशीलता सबसे अधिक होती है। जैसे-जैसे कार्बन सामग्री बढ़ती है, हाइड्रोजन का प्रसार गुणांक कम हो जाता है और सतह हाइड्रोजन सांद्रता बढ़ जाती है, जो स्टील की सतह पर हाइड्रोजन ओवरवॉल्टेज बूंदों के कारण होता है। गतिशील वोल्टेज ध्रुवीकरण परीक्षण के परिणाम बताते हैं कि नमूने में कार्बन सामग्री जितनी अधिक होगी, कैथोडिक कमी प्रतिक्रिया (हाइड्रोजन उत्पादन) और एनोडिक विघटन प्रतिक्रिया में उतना ही अधिक कार्बन शामिल होता है। कम हाइड्रोजन ओवरवोल्टेज वाले परिधीय मैट्रिक्स की तुलना में कार्बाइड का उपयोग बढ़े हुए वॉल्यूम अंश के साथ कैथोड के रूप में किया जाता है।
इलेक्ट्रोकेमिकल हाइड्रोजन प्रवेश परीक्षण के परिणाम बताते हैं कि नमूना रॉड में कार्बन सामग्री और कार्बाइड मात्रा अंश जितना अधिक होगा, हाइड्रोजन का प्रसार गुणांक उतना ही कम होगा और घुलनशीलता उतनी ही अधिक होगी। जैसे-जैसे कार्बन सामग्री बढ़ती है, हाइड्रोजन उत्सर्जन का प्रतिरोध कम हो जाता है। धीमी तनाव दर तन्यता परीक्षण पुष्टि करते हैं कि कार्बन सामग्री जितनी अधिक होगी, तनाव संक्षारण क्रैकिंग का प्रतिरोध उतना ही कम होगा। जैसे-जैसे हाइड्रोजन कमी प्रतिक्रिया और नमूने में इंजेक्ट की गई हाइड्रोजन की मात्रा बढ़ती है, एक एनोडिक विघटन प्रतिक्रिया होती है, जिससे स्लिप ज़ोन का निर्माण तेज हो जाता है। जैसे-जैसे कार्बन की मात्रा बढ़ती है, स्टील में कार्बाइड अवक्षेपित हो जाते हैं। इलेक्ट्रोकेमिकल संक्षारण प्रतिक्रियाओं की कार्रवाई के तहत, हाइड्रोजन उत्सर्जन की संभावना बढ़ जाती है। कार्बाइड की वर्षा और आयतन अंश को नियंत्रित करना स्टील की छड़ों के संक्षारण प्रतिरोध और हाइड्रोजन उत्सर्जन प्रतिरोध को सुनिश्चित करने का एक प्रभावी तरीका है।
जलीय घोल में संक्षारण द्वारा उत्पन्न हाइड्रोजन उत्सर्जन ऊर्जा में कमी के कारण ऑटोमोटिव भागों के लिए मध्यम कार्बन स्टील 1045 का उपयोग सीमित है। वास्तव में, यह हाइड्रोजन उत्सर्जन संवेदनशीलता कार्बन सामग्री से निकटता से संबंधित है, और आयरन कार्बाइड (Fe2.4C/Fe3C) कम हाइड्रोजन ओवरवॉल्टेज स्थितियों के तहत अवक्षेपित होता है। तनाव संक्षारण दरार या हाइड्रोजन भंगुरता के कारण होने वाली स्थानीय सतह संक्षारण प्रतिक्रियाओं को गर्मी उपचार द्वारा हटाया जा सकता है।
