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Wasserstoffversprödung

Risiken beim Verzinken von Werkstoffen mit hoher Zugfestigkeit 579px-Stress_v_strain_A36_2_de.svg

Gewindeteile aus Werkstoffen mit hoher Zugfestigkeit (36Mn6, 21CrMo, 42CrMo) sind nicht ohne Weiteres zum Verzinken geeignet. Bei verzinkten Gewinden aus Stählen mit den nach DIN ISO 898 Teil 1 festgelegten chemischen Zusammensetzungen und Mindestanlasstemperaturen sind wegen der notwendigen Vorbehandlung (Beizen) für Teile mit Zugfestigkeiten Rm > 1.000 N/mm² wasserstoffinduzierte, verzögerte Sprödbrüche nicht mit Sicherheit auszuschließen. (DIN 267)

Durch bestimmte chemische Reaktionen gebildeter atomarer Wasserstoff dringt in das Gefüge metallischer Werkstoffe ein, wo er an Gitterstörstellen wieder zu molekularem Wasserstoff rekombiniert wird und dort verbleibt. Die damit verbundene Druckerhöhung führt zu inneren Spannungen und zu einer Versprödung des Werkstoffes, ohne dass dadurch eine Erhöhung der Festigkeit eintritt. Im Endergebnis entstehen schließlich Risse, die sich von innen nach außen ausbreiten. Bei der Spannungsrisskorrosion diffundiert der während des Korrosionsvorganges entstandene Wasserstoff zur Rissspitze und beschleunigt dort die Rissgeschwindigkeit.

Die Wasserstoffversprödung tritt insbesondere beim Schweißen und beim galvanischen Verzinken von Stählen mit hoher Zugfestigkeit (z. B. Schrauben ab Festigkeitsklasse 10.9 und höher) auf. Der Wasserstoff wird an dem kathodisch geschalteten Stahl gebildet und diffundiert in den Stahl. Damit die Schraube den Wasserstoff wieder abgibt, muss sie umgehend einer mehrstündigen Wärmebehandlung bei ca. 200–300 °C (Wasserstoffarmglühen, auch Tempern oder Anlassen genannt) unterzogen werden. Da Wasserstoff schon bei geringen Temperaturen eine hohe Diffusionsgeschwindigkeit aufweist, ist es möglich, bei Temperaturen von bis zu 200 °C den Wasserstoff aus dem Stahl auszutreiben, ohne ihn metallurgisch zu verändern.

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