The tribological effects on hydrogen evolution in mild steel have been studied by the electrochemical extraction technique using a potentiostat as hydrogen detector. The amount of hydrogen evolved was measured from the evolution curve as a function of applied load, sliding time, and sliding velocity. The effect of dislocations due to the wear process on hydrogen trapping was also studied by using a gaseous permeation technique. Hydrogen evolution enhanced by the wear process was discussed in terms of the various factors causing hydrogen evolution using a simplified mathematical model. Thus, it is suggested that the tribologically driven hydrogen evolution in mild steel is mainly due to the removal of the highly segregated hydrogen layer and to the frictional heat in the initial stage of the wear process which then decreases to the steady state flux of hydrogen.
본 연구는 연강에서의 수소 방출 현상에 미치는 마모의 영향을 규명하기 위하여 수행되었다. 본 연구에서는 음극수소 장입한 시편을 동일 시간 상온처리 및 다양한 마모과정을 도입하였을 때 전기화학 추출방법을 이용하여 시편내의 잔류 수소량을 비교함으로써 간접적으로 수소 방출량을 측정하였다. 또한 기체상 (gas phase) 주입에 의한 수소 투과 시간 지연(hydrogen permeation time lag)을 측정하여 마모가 수소 trapping에 미치는 영향을 알아보았다. 이러한 수소 방출 현상에 미치는 마모하중, 마모시간 및 마모속도의 영향을 간단한 수학적 모델을 적용하여 정량적으로 고찰 한 결과 마모 초기 과정에서는 주로 표면부에 생성된 전위가 수소를 상당량 trap하여 마모입자로서 깍여나가거나, 접촉 표면부의 온도 증가에 의한 열 확산이 수소 방출에 기여하는 것으로 여겨진다.
그 후 시편내의 잔류 수소량이 감소함에 따라, 수소 trap층의 효과는 점차 감소하여 정상상태 (steady state)에 의한 수소 방출이 진행되며, 이 때 수소 편석층이 존재하는 깊이는 표면에서부터 약 55㎛라고 여겨진다.