Was ist Wasserstoff versprödung?

Wasserstoff versprödung ist ein ernstes Problem, es kann Veränderungen in der Struktur von Materialien verursachen und zu einer starken Abnahme der mechanischen Eigenschaften führen. Trotz jahrzehnte langer eingehender Forschung gibt es immer noch viele Unsicherheiten in Bezug auf die Wasserstoff versprödung.

Grund kenntnisse über Wasserstoff versprödung

Materialien, die am anfällig sten für Wasserstoff versprödung sind, umfassen hochfesten Stahl, Titan legierungen und Aluminium legierungen. Der Eintritt von Wasserstoff in Metalle und Legierungen ist ein wichtiger Faktor bei der Bildung von Wasserstoff versprödung. Dieser Prozess selbst ist ziemlich komplex, und die Rate des Wasserstoff eintritts hängt auch von vielen Variablen ab. Zu den Wasserstoff quellen gehören neben Korrosion auch Stahl herstellungs prozesse, unsachgemäße Schmier mittel zersetzung, Wärme behandlungs umgebungen, Schweiß prozesse und mechanische Verarbeitung in feuchten Umgebungen. Darüber hinaus scheinen die meisten Versprödung risiken während des elektro chemischen Oberflächen behandlungs prozesses aufzu treten.

Wasserstoff versprödung kann in zwei Haupt kategorien unterteilt werden

1. interne Wasserstoff versprödung, die durch die übermäßige Absorption von Wasserstoff gas durch Metall materialien während des Schmelzens, Schmiedens, Schweißens, Galvani sierens oder Beizens verursacht wird;

2. Umwelt wasserstoff versprödung, bei der es sich um einen Spröd bruch handelt, der unter der kombinierten Einwirkung von Stress und Wasserstoff atmosphäre oder anderen wasserstoff haltigen Medien entsteht.

Typische Beispiele für Wasserstoff versprödung treten in Materialien wie Kohlenstoffs tahl und legiertem Stahl auf. Die Festigkeit oder Härte von Verbindungs elementen ist ein Kern parameter.

Bolzen, Schrauben und Bolzen mit einer Zug festigkeit höher als 1000MPa, einer Kern härte höher als 320HV und einer minimalen Oberflächen härte von 450HV; hochfeste Befestigungs elemente wie selbst schneidende Schrauben mit einer Härte von mehr als 40HRC; und elastische Unter leg scheiben mit einer Härte von mehr als 40HRC sind der Gefahr einer Wasserstoff versprödung ausgesetzt.

Die Wasserstoff versprödung in Verbindungs elementen ist ein verzögerter Spröd versagens prozess. Frakturen treten nach dem Einbau auf und treten nur an Verbindungs elementen unter Zugspannung auf (mit sehr wenigen Ausnahmen, wie z. B. einige kalt geformte Spezial feder komponenten, die eine Rest zug spannung aufweisen und auch ohne Installation brechen können). Der Grad der Zugspannung in Verbindungs elementen ist ein entscheidender Parameter, da Verbindungs elemente bei hohen Last kräften mit größerer Wahrscheinlichkeit einen Wasserstoff versprödung bruch erfahren. Befestigungs elemente können jedoch auch dann brechen, wenn die Zug festigkeit niedriger als die aufgebrachte Last ist. Dieser Fehler tritt zu einem bestimmten Zeitpunkt auf, nachdem die Befestigungs elemente zusammen gebaut sind. In der Regel treten Frakturen mehrere Stunden oder Tage nach der Installation des Befestigungs elements auf. Wasserstoff versprödung tritt selten innerhalb von Sekunden oder Monaten nach der Montage auf, und wenn sie auftritt, geschieht sie plötzlich ohne Vorwarnung oder offen sichtliche Anzeichen. Der Ausfall von Komponenten während des Betriebs ist normaler weise mit hohen Kosten verbunden.

Die Bruch oberfläche der Wasserstoff versprödung zeigt einen nicht duktilen Bruch. Erfahrene Material ingenieure verwenden im Allgemeinen die Raster elektronen mikroskopie zur Inspektion, und das Erscheinung sbild der Spröd brüche ist dem, der durch andere Ursachen des inter granulären Bruchs verursacht wird, sehr ähnlich.

Abb. 1: Wasserstoff versprödung, die einen inter körnigen Bruch in den Bolzen verursacht

Das Auftreten von Wasserstoff versprödung durchläuft die folgenden Schritte

1. Wasserstoff dringt in die Verbindungs elemente ein.

2. Wasserstoff im Befestigungs element diffundiert in hochfeste Spannungs bereiche.

3. Wasserstoff trennt sich zu Korngrenzen, Einschlüssen, Brüchen und anderen Defekten.

4. Die kritische Wasserstoff konzentration wird erreicht.

5. Risse breiten sich von Punkt 2 bis Punkt 5 aus, bis das Befestigungs element der aufgebrachten Last kraft und schließlich Brüche nicht mehr standhält.

Lement Abbildung 2: Von Crack abgeleiteter Wasserstoff sickert in Verbindungs elemente ein

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