Einfluss von Wasserstoff auf die Phasenumwandlung von Low Transformation Temperature (LTT) Legierungen untersucht mittels ED-XRD

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Thomas Kannengießer
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 393558612

Während der Herstellung, Verarbeitung oder während des Einsatzes von Stählen kann Wasserstoff in die Werkstoffe eingetragen werden, was zu einer drastischen Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften führen kann. Insbesondere neu entwickelte, hochfeste Stähle sind anfällig für das Phänomen der wasserstoffunterstützten Eigenschaftsdegradation. Die Wirkung von Wasserstoff in Metallen wird durch verschiedene Modelle phänomenologisch beschrieben. Allerdings sind diese Modelle nicht konsistent untereinander und mangels geeigneter Messmethoden konnte die experimentelle Überprüfung oft nicht erfolgen. Außerdem werden in den Modellen meist keine mehrphasigen Gefüge betrachtet. Im hier beantragten Forschungsvorhaben sollen an zwei zweiphasigen hochfesten Stählen mit industrieller Bedeutung (Low Transformation Temperature Stahl und Supermartensitischer Edelstahl) Röntgendiffraktions-Untersuchungen mit Synchrotronstrahlung in situ während der Durchführung von Zugversuchen durchgeführt werden, um den Wasserstoffeinfluss auf das Phasenumwandlungsverhalten von Austenit zu Martensit unter Last und die Wasserstoffdiffusion im martensitisch-austenitischen Gefüge zu untersuchen. Dabei werden die Wasserstoffkonzentration in den Proben und die Dehnraten in einem Zugversuch variiert und das energiedispersive Röntgenbeugungssignal sowohl orts- als auch zeitaufgelöst gemessen. Aus diesen Daten lassen sich dann Rückschlüsse auf die Korrelation zwischen angelegter Last und phasenspezifischen Größen wie Korngrößenverteilung, Kristallstruktur und Mikrospannungen ziehen. Die gewonnenen Erkenntnisse helfen, die Diffusionswege des Wasserstoffs unter Last durch das zweiphasige Gefüge aufzuklären sowie die Rolle des Wasserstoffs bei der spannungs-induzierten Phasenumwandlung und der Rissentstehung zu verstehen. Die Erkenntnisse werden mit den existierenden Modellen aus der Literatur verglichen und die Modelle bezüglich ihrer Anwendbarkeit auf mehrphasige Gefüge entsprechend erweitert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr.-Ing. Axel Griesche