Prakt. Met. Sonderband 50 (2016) 35
el die Leitung Kathodische Spannungsrisskorrosion im téglichen Leben
n nur noch bei Michael Pohl, Ruhr-Universität Bochum, Werkstoffprüfung
Durchführung N .
schnittlich 18 Prof. Dr. rer. nat. Dr. h. c. mult. Günter Petzow zum 90. Geburtstag gewidmet
enten hat den 1. Wasserstoff in Metallen
Grundkonzept Wasserstoff ist ein häufig auftretendes Element, das als Wasser und Feuchte allgegenwärtig ist und
hkeit fiir die in vielen organischen sowie anorganischen Verbindungen enthalten ist. Er kann metallische
über das breite Bauteile auf sehr unterschiedliche Weise schädigen. Über die dabei wirkenden
n intensiven Schädigungsmechanismen wurde bereits berichtet [1]. Bei schmelzmetallurgischen Prozessen
bend bei. Die bestehen viele Möglichkeiten der Wasserstoffaufnahme, so dass es infolge des starken
sende Mithilfe Löslichkeitsabfalls bei der Erstarrung beim Gießen und Schweißen zur Bildung von Gasblasen
‚menarbeit die kommen kann, die als Poren unerwünschte Fehlstellen darstellen.
iler Markt fiir
rickelt hat. Tm 2. Verzogerte Rissbildung
it reiht sie sich Im Metallgitter gelöster („diffusibler“) Wasserstoff reichert sich systemimmanent ausgerechnet in
in, klein und den Bauteilgebieten an, wo das Metallgitter ohnehin unter höchster Spannung steht und ihn auf dem
zur Sicherheit expandierten Zwischengitterplätzen zum Verweilen einlädt. Wird bei gegebener Spannung (Eigen-
und Betriebsspannungen) die Kohäsion der Metallatome durch genügend eingelagerte
Wasserstoffatome geschwächt, kommt es zur spontanen Werkstofftrennung. Dies kann im
Zusammenhang mit Spannungsspitzen und Wasserstoffanreicherungen in der Umgebung einer Pore
geschehen. Diese Erscheinungsform wird Fischauge genannt, wobei die Pore die „Pupille“ darstellt
und die „Iris“ wird durch den umgebenden Riss in Form eines „Saturnrings‘“ gebildet. Hat dieser
innere Wasserstoffriss kein sichtbares Zentrum, dann wird er als Flocke bezeichnet. Häufig erfolgt
eine lokale Aufkonzentration bei Stählen in Restaustenitinseln, in denen die H-Löslichkeit rd. 200
% höher ist, als in der umgebenden ferritischen/bainitischen Matrix. Dabei setzt sich der
Wasserstoff in die Oktaederlücken des Austenitkristalls und verhindert deren Kontraktion, die bei
der y->0-Umwandlung stattfinden müsste. Wenn dann doch die Umwandlung eintritt, sprengt der
lokal stark übersättigte Wasserstoff das Metallgitter. Das Zusammentreffen (Abb. 1) von Stählen
mit einer Festigkeit von über 800 MPa mit 1 ppm Wasserstoff und Zugspannungen in Form von
Last- und Eigenspannungen gilt als kritische Konstellation, bei der mit wasserstoffinduzierter
Rissbildung („Wasserstoffversprödung‘) gerechnet werden muss. Dieses Schallemissions-Ereignis
ist als hörbares „Klick“ wahrnehmbar. Verantwortlich sind dafür zwei Wechselwirkungen der
Wasserstoffatome mit dem Metallgitter.
- HEDE: Hydrogen Enhanced Decohesion Embrittlement
- HELP: Hydrogen Enhanced Localized Plasticity
Es werden also nicht nur die interatomaren Kohäsionskräfte des Metallgitters gestört, sondern
Technik) Wasserstoff setzt zusätzlich die Schubspannungen herab. die das Werkstofffließen auslösen.
Flocken und Fischaugen stellen atomar scharfe innere Kerben dar, die auch dann noch
bruchauslösend wirken können, wenn inzwischen auf natürliche Weise oder durch
Effusionswärmebehandlung der ursächliche Wasserstoff gar nicht mehr im Bauteil vorhanden ist.
Diese irreversible Wasserstoffschädigung ist von der reversiblen zu unterscheiden, mit der der
Zustand beschrieben wird, dass ein Bauteil eine solche Menge diffusiblen Wasserstoffs enthält, die
sich beim Einwirken von Spannungen in den Haupt-Spannungsgebieten auf ein so hohes Niveau
anreichert. dass dies infolge der oben beschriebenen Mechanismen zum Bauteilversagen führt.
