Ein neues Prüfverfahren zur Untersuchung der Rissbildung beim Feuerverzinken von Stahl*

Abstract

KurzfassungMit einem neu entwickelten Prüfverfahren können die Bedingungen, unter denen beim Feuerverzinken von Stählen der Schadensmechanismus der flüssigmetallinduzierten Rissbildung (Liquid Metal Assisted Cracking, LMAC) auftritt, gezielt untersucht werden. Es werden u-förmige Biegeproben verwendet, mit denen unterschied- liche Spannungsgradienten realisiert werden können und die Untersuchung des Einflusses von Vorverformungen möglich ist.Mit dem Verfahren wurden Stähle mit unterschiedlichen Anfälligkeiten gegenüber LMAC untersucht, wobei der Schwerpunkt der Untersuchungen auf dem Werkstoff S355 J2 lag. In einem breit angelegten Parameterfeld wurde bei den Zinkschmelzen vor allem der Einfluss der Legierungselemente Blei, Zinn und Wismuth auf das Gefährdungspotenzial durch LMAC näher untersucht. Von den untersuchten Versuchsvarianten wiesen der Versuch mit konstanter Beanspruchung (Zeitstandversuch) und der Versuch mit kontinuierlich zunehmender Beanspruchung (Zugversuch) die beste Indikation für ein bestehendes Gefährdungspotenzial auf. Unabhängig von der Versuchsführung und der für die Indikation herangezogenen Größe (Zeit bis zur Rissbildung, Nennspannung oder Dehnung) wurden bei vergleichbarem Gefährdungspotenzial für Versuchsdauern zwischen 5 min und 1 h jeweils vergleichbare Ergebnisse erhalten. Wichtig ist die Erkenntnis, dass noch bevor an den jeweils aufgenommenen und ausgewerteten Belastungskurven eine Schädigung erkennbar wird, in der hochbeanspruchten Randschicht Mikrorisse auftreten, die zu einer Zunahme der Aufweitung gegenüber einer gleich beanspruchten rissfreien Probe führen. Dies muss bei der Berechnung der beim Verzinken ertragbaren plastischen Dehnung aus der gemessenen Probenaufweitung berücksichtigt werden.

Ein Verfahren zur Ermittlung der Rissentwicklung während des Feuerverzinkens

“…Das Resultat ist die interkristalline Rissbildung und die Versprödung des Stahls . Dieser Mechanismus, der zum vorzeitigen Bruch des Bauteils unter Belastung führen kann, ist sowohl unter „Flüssigmetall ‐ Versprödung“ (Liquid Metal Embrittlement‐LME) als auch unter „flüssigmetallunterstützter Rissbildung“ (Liquid Metal Assisted Cracking‐flüssigmetallinduzierte Rissbildung) oder „flüssigmetallinduzierter Rissbildung“ (Liquid Metal Induced Cracking‐LMIC) bekannt . Im Rahmen dieser Studie wird der Begriff flüssigmetallunterstützte Rissbildung (LMAC) zur Beschreibung des Phänomens verwendet.…”