Wärmebehandlung zur Vermeidung von Wasserstoffversprödung

Die Wasserstoffversprödung ist ein Phänomen, bei dem Wasserstoff in das Metall eindringt und seine mechanischen Eigenschaften beeinträchtigt, was zu einer Versprödung führt. Dies ist besonders bei hochfesten Stählen ein Problem, die in wasserstoffhaltigen Umgebungen wie Säuren, Elektrolyten oder während elektrochemischer Prozesse eingesetzt werden. Eine Methode zur Vermeidung der Wasserstoffversprödung ist die Wärmebehandlung, insbesondere das sogenannte "Austempern". Hierbei handelt es sich um einen Prozess, bei dem das Metall nach dem Härten einer spezifischen Temperatur ausgesetzt wird, um überschüssigen Wasserstoff zu entfernen und gleichzeitig seine mechanischen Eigenschaften zu verbessern. Der genaue Prozess des Austemperns kann je nach den spezifischen Anforderungen variieren, aber im Allgemeinen umfasst er folgende Schritte:

1. Härten: Zunächst wird das Metall auf eine hohe Temperatur erhitzt und dann schnell abgekühlt, um es zu härten. Dies kann beispielsweise durch Abschrecken in Wasser oder Öl erfolgen.
2. Austempern: Nach dem Härten wird das Metall auf eine niedrigere Temperatur erwärmt, die typischerweise unterhalb des Martensitstartpunktes liegt. Dieser Prozess entfernt den Wasserstoff aus dem Metall, während es seine mechanischen Eigenschaften verbessert. Die genaue Temperatur und die Dauer des Austempervorgangs werden sorgfältig kontrolliert, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen.
3. Abkühlen: Nach dem Austempern wird das Metall langsam auf Raumtemperatur abgekühlt.

Das Austempern zielt darauf ab, die Bildung von internen Spannungen im Metall zu minimieren und gleichzeitig die Zähigkeit und Festigkeit zu verbessern. Durch die Entfernung des überschüssigen Wasserstoffs wird die Wahrscheinlichkeit einer Wasserstoffversprödung reduziert.

Bei hochfesten Stählen (Schrauben ab Festigkeitsklasse >10.9 bzw. Zugfestigkeiten > 1000 N/mm²) können während der galvanischen Beschichtungsprozesse durch Diffusion von Wasserstoff in das Metallgitter, Versprödungen des Werkstoffgefüges entstehen. Infolge kann es zu Bauteilausfällen durch verzögerten Sprödbruch kommen. Grundlagen und Maßnahmen zur Verhinderung fertigungsbedingter wasserstoffinduzierter Rissbildung oder Sprödbruch nennt die DIN 50 969-1. Bei galvanischen Zink-Nickel-Schichten spielt nach neueren Erfahrungen die Wasserstoffversprödung eine weit geringere Rolle. Hier kann in vielen Fällen auf eine Wärmebehandlung verzichtet werden. Im Einzelfall kann jedoch eine Wärmebehandlung bei 210°C zur Entsprödung des Werkstoffgefüges notwendig sein.In solchen Fällen führen wir die Temperbehandlung, in Absprache mit dem Kunden, nach den Vorgaben der DIN 50 979 durch. Innenabmessungen, B x T x H: 980x1500 x1070 mm Qualitätsmanagement: Zur Qualitätssicherung/Rückverfolgbarkeit erfolgt eine elektronische Protokollierung des Temperatur/Zeit-Verlaufes mit auftragsbezogener Dokumentation der Prozessdaten.

Wärmebehandlung zur Vermeidung von Wasserstoffversprödung