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Vortrag

In situ Beobachtung der Phasenumwandlung und Rissbildung in einem supermartensitischen Stahl unter Last und variierendem Wasserstoffgehalt mittels XRD und Röntgenradiographie

Mittwoch (27.09.2017)
14:30 - 15:00 Uhr Petersburg
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Die wasserstoffunterstützte Schädigung des mechanischen Verhaltens von Komponenten und Bauteilen aus Stahl ist ein Phänomen, welches seit vielen Jahrzehnten bekannt ist. Insbesondere hochfeste Stähle zeigen eine hohe Empfindlichkeit gegenüber wasserstoffunterstütztem Rissverhalten. In diesem Vortrag werden Ergebnisse von in situ Experimenten am Berliner Elektronenspeicherring (BESSY II) vorgestellt. Es wurden Zugversuche an wasserstoffbeladenen und wasserstofffreien supermartensitischen Proben durchgeführt und gleichzeitig sowohl Diffraktionsspektren als auch röntgenradiographische Bilder aufgenommen. Die energiedispersive Röntgendiffraktion ermöglichte dabei in-situ die dehnungsinduzierte Phasenumwandlung von Restaustenit zu Martensit zu beobachten. Die Radiographiebilder der zerreisenden Probe gaben Einblicke in das Bruchverhalten in Abhängigkeit vom Wasserstoffgehalt des Supermartensits. Die Zugversuche wurden weggesteuert und diskontinuierlich mit Unterbrechungen im elastischen und im plastischen Verformungsbereich gefahren. Während der Haltezeiten wurde die Zugmaschine mit eingespannter Probe längs der Zugachse verfahren und Messpositionen auf der Zugprobe im Abstand von 75 µm per energiedispersiver Röntgendiffraktion vermessen. Die Messpositionen befanden sich in und um den Kerbbereich.

Wasserstoffbeladene und wasserstofffreie Proben des supermartensitischen Stahls hatten zu Beginn der Zugversuche einen Martensitanteil von rund 60 % und einen Restaustenitanteil von 40 %. Die wasserstoffbeladenen Proben versagten bei relativ geringen Dehnungswerten um 5 % und zeigten im bruchnahen Bereich ein Martensit-Volumenmaximum von knapp 80 %, der über- und unterhalb des Kerbbereichs auf etwa 65 % abfiel. Bei gleicher Dehnung zeigten auch die wasserstofffreien Proben einen Martensit-Volumenanteil von 80 %, der allerdings auch in Bereichen weiter entfernt vom späteren Bruchbereich zu finden war. Die wasserstofffreien Proben versagten bei einer Dehnung von 33 % mit einem Martensit-Volumenmaximum von über 95 %. Die Radiographien offenbarten frühzeitige Schädigungen am Rand der wasserstoffbeladenen Proben bevor es zum endgültigen Versagen kam. Des Weiteren konnte in den wasserstofffreien Proben ein Risswachstum ausgehend vom Inneren der Probe nach starker, typischer Taillenbildung beobachtet werden.

Sprecher/Referent:
Dipl.-Ing. Beate Pfretzschner
Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Weitere Autoren/Referenten:
  • Thomas Schaupp
    Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
  • Dr. Axel Griesche
    Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)