Einfluss des Werkstoff- bzw. Randzustands von Vergütungsstählen auf deren Anfälligkeit gegenüber wasserstoffinduzierter Spannungsrisskorrosion

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Matthias Oechsner
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen ; Beschichtungs- und Oberflächentechnik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 244991705

Die Notwendigkeit zum Leichtbau erfordert einen verstärkten Einsatz hochfester Stähle. Mit dieser Entwicklung wächst aber auch für hochfeste Stahlbauteile das Risiko, dass sie unter bestimmten Bedingungen durch wasserstoffinduzierte Spannungsrisskorrosion (H-SpRK) versagen.Folgende Voraussetzungen müssen für das Eintreten von H-SpRK erfüllt sein: Beanspruchung, z.B. Eigenspannungen, Betriebsbeanspruchung Wasserstoffangebot, z.B. aus Fertigung (Beizprozesse) oder Betrieb (Korrosion) Werkstoffzustand, z.B. hohe Festigkeit, Randzustand, Deltaferrit.Da Bauteile aus hochfesten Vergütungsstählen im Sinne einer guten Ausnutzung hoch beansprucht werden, besteht bei ihnen meist eine besondere Anfälligkeit gegenüber einer H-induzierten Rissbildung, da zwei der drei zu erfüllenden Voraussetzungen apriori gegeben sind. Dies gilt besonders für hochfest vergütete Stähle, welche z.B. für Verbindungselemente, Federn oder im Automobilbau verwendet werden, die in einem Werkstoffzustand hoher Festigkeit vorliegen und aufgrund ihrer Anwendungsfunktion in jedem Fall einem hohen Beanspruchungsniveau unterliegen. In diesem Zusammenhang muss hervorgehoben werden, dass es sich bei den kos-tengünstigen, millionenfach aus hochfesten Vergütungsstählen hergestellten Teilen vielfach um Sicherheitsbauteile handelt, deren Versagen mit dem Ausfall komplexer Baugruppen oder Systeme und der Gefährdung der Sicherheit von Menschen und Natur verbunden ist.Da eine Absenkung der mechanischen Beanspruchungen einer Ausnutzung hochfester Werkstoff-zustände entgegensteht, erfolgt in vielen Fällen eine Entschärfung des betriebsbedingten Gefährdungspotenzials H-Angebot durch Beschichtungen. Allerdings sind Beschädigungen der Schicht infolge Fertigung, Montage und Betrieb nicht auszuschließen, so dass die betriebsbedingte H-Aufnahme infolge von Korrosionsprozessen durchaus wahrscheinlich sein kann. Daher ist die Re-duzierung der Anfälligkeit des Werkstoffs gegenüber H-SpRK die einzig wirksame Stellgröße zur Entschärfung der Problematik. Die Reduktion der Anfälligkeit des Werkstoffzustands erfordert die Kenntnis der Wechselwirkungen der Schädigungsmechanismen mit dem mikrostrukturellen Gefüge-aufbau.Somit ergibt sich ein grundlegender Forschungsbedarf, und die damit verknüpfte Zielsetzung des Projekts, zum grundlegenden Verständnis zwischen dem Werkstoffzustand und seiner Anfälligkeit gegenüber H-SpRK sowie der dabei zum Tragen kommenden Wirkmechanismen.Basierend auf bisherigen phänomenologischen Erkenntnissen werden systematische Untersu-chungen durchgeführt, die den Einfluss des Werkstoffs, der Festigkeit, der Gefügemikrostruktur, des Vergütungszustands sowie des Randbereichs berücksichtigen. Durch die im beantragten For-schungsprojekt gewonnenen Erkenntnisse wird eine mechanismenbasierte Modellvorstellung for-muliert, die die werkstoffzustandsspezifischen Einflussgrößen und deren Gewichtung im Hinblick auf deren Beitrag zur Anfälligkeit gegenüber H-SpRK beschreibt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Dr.-Ing. Holger Hoche