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Vortrag

Einfluss von unterschiedlichen Gefügezuständen auf wasserstoffinduziertes Versagen hochfester Schrauben

Freitag (23.09.2016)
11:50 - 12:10 Uhr Hörsaal B
Bestandteil von:


Mit der Notwendigkeit zum Leichtbau wächst die Forderung nach einem verstärkten Einsatz hochfester Stähle. Die Anwendung dieser Stähle nimmt neben der Anwendung von Leichtmetallen wie Aluminium und Magnesium sowie Kunststoffen eine zunehmend dominierende Rolle ein. Jedoch zeigen hochfeste Stähle ein vermehrtes Risiko unter bestimmten Bedingungen durch wasserstoffinduzierte Rissbildung zu versagen. Versagensfördernd wirkt sich die Kombination aus drei Faktoren aus: dem Werkstoffzustand (Versprödungsgefahr), der Beanspruchung (Gefährdungspotential) und dem kritischen Wasserstoffangebot. Während Beanspruchung und Wasserstoffangebot oft nicht verändert werden können, bietet der vorliegende Werkstoffzustand die Möglichkeit durch direkte Beeinflussung dem Bauteilversagen entgegen wirken zu können. So kann über die chemische Zusammensetzung und die Wärmebehandlung die Anfälligkeit des Werkstoffzustands gegenüber wasserstoffinduzierter Rissbildung reduziert werden.

Dazu wurden drei Stähle, zur Herstellung hochfester Schrauben – 32CrB4, 30MnB4 und ein mikrolegierter Stahl – auf zwei Härteniveaus (385-400 HV und 420-435 HV) sowohl über die Martensitstufe als auch bainitisch vergütet. Weiterhin wurden verschiedene Randbereiche gezielt eingestellt, wie sie in der Praxis auftreten können: (ideal, entkohlt, aufgekohlt und mit einem phosphorinduziertem ?-Ferritsaum).

Nach einer eingehenden metallographischen Untersuchung (Härte, Gefüge- und Randausbildung, etc.) werden die Ausscheidungszustände mittels TEM charakterisiert. Das Aufnahme und Effusionsverhalten für Wasserstoff wird mittels Thermo-Desorptions-Analyse bestimmt. Dabei wurden die H-Bindungsenergien bestimmt, um die Gefügeausbildung mit dem H-Effusionsverhalten zu korrelieren. In Verspannversuchen bzw. Laststeigerungsversuchen (Step-Load-Test) wird die Beanspruchbarkeit unter Wasserstoffbeladung geprüft. Abschließend kann durch diese Untersuchungen eine Modellvorstellung des Zusammenspiels von Werkstoffzustand mit einem kritischen Wasserstoffangebot erstellt und beurteilt werden.

 

Sprecher/Referent:
Dr. Jasmin Biehler
Technische Universität Darmstadt
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dr. Holger Hoche
    MPA-IfW, TU Darmstadt
  • Prof. Dr. Matthias Oechsner
    MPA-IfW, TU Darmstadt