Wasserstoffaufnahme beim Einsatzhärten: Beeinflussung durch Prozessparameter und Auswirkung auf mechanische Kenngrößen

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Matthias Castens

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Schäden an einsatzgehärteten Bauteilen werden aufgrund ihres Bruchbildes häufig mit dem Phänomen der Wasserstoffversprödung in Verbindung gebracht. In der vorliegenden Arbeit wurden die Effekte des Einsatzhärtungsprozesses auf den Wasserstoffgehalt im Werkstoff untersucht und die Auswirkungen des Wasserstoffs auf die mechanischen Eigenschaften überprüft. Um neben dem Einfluss des Wärmebehandlungsprozesses auch werkstoffseitige Einflüsse zu ermitteln, wurden die Einsatzstähle 20MnCr5 und 18CrNiMo7-6 mit unterschiedlichem Reinheitsgrad untersucht. Aus den Ergebnissen lässt sich ableiten, dass die sulfidischen und oxidischen Einschlüsse keinen signifikanten Einfluss auf den Wasserstoffgehalt ausüben. Bei der Überprüfung der mechanischen Eigenschaften konnte im Laststeigerungsversuch nach ASTM F 1624 gezeigt werden, dass ein rein einsatzgehärteter Zustand nur geringfügig zur Wasserstoffversprödung neigt. Wird der Werkstoff jedoch zusätzlich mit Wasserstoff beladen, versagt der Werkstoff im Laststeigerungsversuch deutlich unterhalb der maximal zu erwartenden Last, was als klarer Hinweis für ein Versagen aufgrund einer Wasserstoffversprödung zu werten ist. Jedoch lassen sich anhand der Bruchbilder dieser beiden Zustände keine Unterschiede festmachen. Deshalb erscheint es nicht möglich, einen Schaden an einem einsatzgehärteten Bauteil allein aufgrund des Bruchbildes einer Wasserstoffversprödung zuzuordnen.