A5 Versprödung (Wasserstoff und Anlassen)

Thema

Der Wasserstoffpartialdruck, dem dieses Metall während der Verarbeitung oder im Betrieb ausgesetzt ist, bestimmt gemäß dem Sievertschen Gesetz die Löslichkeit des gelösten Wasserstoffs im Metall: Je höher dieser Wasserstoffpartialdruck ist, desto mehr gelöster Wasserstoff kann sich im Metallgitter lösen, bevor Sättigung erreicht ist. Ein höherer Wasserstoffpartialdruck bedeutet gemäß dem Sievertschen Gesetz auch eine größere Löslichkeit des gelösten Wasserstoffs im Metall.

Überschreitet der gelöste Wasserstoff im Metall einen bestimmten Schwellenwert, versprödet er das Material: Oberhalb dieses Schwellenwerts schwächt der gelöste Wasserstoff die metallischen Bindungen an den Spitzen von Rissen und reduziert dadurch die effektive Bruchzähigkeit des Metalls unter den Wert, der mit einem anderen Modell dieses Systems ohne gelösten Wasserstoff ermittelt wurde. Eine höhere Konzentration an gelöstem Wasserstoff oberhalb dieses Schwellenwerts führt zu einer geringeren effektiven Bruchzähigkeit.

Unabhängig vom gelösten Wasserstoff erzeugt der während des Abschreckens im Metall entstehende Temperaturgradient – ​​da sich die Oberfläche deutlich schneller abkühlt als der Kern – eine eigene Restspannung, wie ein anderes Modell dieser Reihe detailliert beschreibt: Die bereits starre Oberfläche behindert die weitere Kontraktion des noch heißen Kerns, wodurch dieser unter dieser Restspannung steht, die selbst ohne gelösten Wasserstoff zu Rissen führen kann. Ein ausgeprägterer Temperaturgradient beim Abschrecken resultiert in einer höheren Restspannung und erhöht somit die Wahrscheinlichkeit von Abschreckrissen. Dieses Modell, das den gelösten Wasserstoff und die den Riss öffnende Restspannung berücksichtigt, zeigt daher, dass beide gemeinsam auf denselben Riss ein wasserstoffinduziertes Risswachstum bewirken, das mit keinem der beiden Faktoren allein erzielt werden könnte: Die Restspannung hält die Rissspitze unter Spannung und zieht den gelösten Wasserstoff zu ihr hin. Der Wasserstoff, der gemäß dem in einem anderen Modell dieser Reihe ermittelten Wasserstoffdiffusionskoeffizienten bereits bis zu diesem Punkt diffundiert ist, versprödet die Rissspitze weiterhin lokal und ermöglicht so deren Ausbreitung. Eine höhere Restspannung nach dem Abschrecken oder eine höhere Konzentration an gelöstem Wasserstoff, der zur Rissspitze diffundiert, führt zu einer höheren wasserstoffinduzierten Risswachstumsrate.

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