Über die Ursachen der Spannungskorrosionsempfindlichkeit bei Nichteisenlegierungen und bei Stählen

Nach einer kritischen Betrachtung der Begriffsbestimmung „Spannungsrißkorrosion”︁ wird die Phänomenologie derselben gekennzeichnet unter Abgrenzung gegen ähnliche Erscheinungen wie z.B. Schädigung durch diffundierenden Wasserstoff, Druckwasserstoffangriff bei erhöhter Temperatur und Lotbruch. Es werden die Voraussetzungen für das Eintreten der Spannungsrißkorrosion aufgezeigt und die verschiedenen Stufen des Schädigungsvorganges gekennzeichnet. Aus dem umfangreichen Problemkreis der Spannungsrißkorrosion werden einige Punkte herausgestellt, welche sowohl den Mechanismus der Spannungsrißkorrosion illustrieren als auch die große Zahl der Einflußfaktoren aufzeigen. Die transkristalline Form wird als besonders kennzeichnend für das Wesen der Spannungsrißkorrosion angesehen. Der neueste Stand der Ansätze zur Erklärung der Vorgänge wird insbesondere in Anknüpfung an Studien an austenitischen Stählen besprochen. Die Mitwirkung von physikalischen Effekten wird wahrscheinlich gemacht unter besonderer Erwähnung der Spannungsrißkorrosion bei hochploymeren Kunststoffen. An Hand des Auswahlprinzips hinsichtlich anfälliger Stellen im Werkstoff und spezifischer Angriffsmittel wird die Frage nach den Lücken der theoretischen Klarstellung aufgeworfen. Schließlich wird auf die Notwendigkeit weiterer Forschungen hingewiesen und die Praxis aufgefordert, systematischer als bisher die Erfahrungen zusammenzutragen.

Section: Abb 25 Zur Probleniar~k Der Spannungsridkorrosionunclassified

Überblick über das Gebiet der Spannungsrißkorrosion. II. Betrachtungen grundsätzlicher Art zur Frage der Spannungsrißkorrosion

Class

1965

Die Spannungsrißkorrosion von Eisenlegierungen unter besonderer Berücksichtigung nichtrostender austenitischer Stähle

Ternes

1963

Von den verschiedeiien Formen der heterogenen Korrosion interessieren vor allem der Lochfrafl, die interkristalline Korrosion (Kornzerfall) und die Spannungsriflkorrosion.Uiiter ,,Spannungsriflkorrosion" ist ein stark lokalisierter Angriff metallischer Werkstoffe unter gleichzeitiger Einwirkung eines spezifischen Korrosioiismediums und einer statischeii Zugspannung zu verstehen, wobei ausgehend von korrosionschemisch empfindlichen lokalen Bezirken oder von zunachst gebildeten kleinen Kerben schmale Risse allmahlich in die Tiefe wachsen, sich haufig verasteln und verzweigen, bis es schliei3lich zu einem spontanen Gewaltbruch kommt. In der Regel bleibt ein gleich-. zeitig ablaufender Allgemeinangriff vernachlassigbar klein. Korrosionsprodukte sind nur selten zu finden, und eine wesentliche Einschnurung wird nie beobachtet. Daher spricht man im Zusamnienhang mit der Spannungsrii3korrosion auch haufig von einem Sprodbruchproblem, dessen Deutung aber um so schwieriger ist, als die Erscheiiiung auch und sogar vorwiegend an duktilen Werkstoffen festzustellen ist, die unter ublichen Bedingungen iiicht zum Sprodbruch neigen.Es liegt, vor allem aus den letzten Jahren, eine Unmenge von Veroffentlichungen zur Frage der Spannungsriflkorrosion vor. Nichtsdestoweniger ist das Problem noch weit von einer endgultigen Losung entfernt. Dies mag zum Teil daran liegen, dafl im Gegensatz zu den meisten anderen Erscheinungsformen der Korrosion die mechanische Spannung als zusatzliche Einfluflgrofle auftritt und die an sich schon nicht sehr iibersichtlichen Vorgange bei der Korrosion weiter kompliziert. Praktisch auflert sich dies darin, dafl es bisher nicht gelungen ist, eine allgemein anerkannte Deutung fur den Mechanismus der Spannungsriflkorrosion zu finden; daruber hinaus fallt aber auch auf, dafl selbst in Einzelfragen experimenteller Natur einander widersprechende Ergebnisse gefunden und veroffentlicht wurden. Stand der Erkenntnisse uber die SpannungsrifikorrosionIm folgenden soll versucht werden, auf Grund einer kritischen Auswertung des Schrifttums und eigener Erfahrungen einen Oberblick uber den derzeitigen Stand der Erkenntnisse zu geben. Erscheinungsform der Spannungsrifikorrosion, Ablauf und VoraussetzungenSpannungsriflkorrosion tritt an zahlreichen Legierungen auf, wobei es gleichgultig ist, ob diese ein homogenes oder heterogenes Gefuge zeigen. Bei vollig reinen Metallen soll sie nach Graf (1) nicht moglich sein. Allerdings konnen schon die ublichen Verunreinigungen technischer Metalle ausreichen, diese anfallig zu machen. Die auftretenden Risse verlaufen je nach der Art der Legierung und des Angriffsmittels interkristallin, d. h. langs der Korngrenzen, oder transkristallin, d. h. quer durch die Korner. Aluminiumlegierungen reii3en im allgemeinen nur interkristallin, Magnesiumlegierungen fast ausschliefllich transkristallin, wahrend bei Kupfer-und Edelmetallegierungen, bei Stahlen und Edelstahlen beide Arten bekannt sind. Die Spannungsriflkorrosion ist aber nicht nur auf Metallegierungen beschrankt; gaiiz analoge Erschein...

Untersuchungen über die transkristalline Spannungsrißkorrosion austenitischer Chrom‐Nickel‐Stähle in heißen Chloridlösungen

Brauns

Ternes

1968

Zur weiteren Aufklärung verschiedener Einzelheiten bei der transkristallinen Spannungsrißkorrosion austenitischer Cr‐Ni‐Stähle wurden Zugversuche mit dem Werkstoff X 5 Cr Ni 189 in heißen, hochkonzentrierten MgCl2‐Lösungen durchgeführt. Außenstromlose Versuche ergaben, daß die Spannungsabhängigkeit der Standzeit je nach den Versuchsbedingungen formal durch eine Potenz‐ oder Expotentialfunktion beschrieben werden kann. Bis zu Spannungen von 2 kp · mm−2 hinab war keine Grenze zu beobachten, unterhalb derer Spannungsrißkorrosion überhaupt nicht auftritt. Durch potentiostatische Halteversuche bei verschiedenen Spannungen konnte ein Potential‐Zugspannungs‐Standzeit‐Diagramm aufgestellt werden. Das Auftreten der Spannungsrißkorrosion ist zu positiven Potentialen hin immer stärker von Lochfraß begleitet wird. Dehnungsmessungen während der Versuche lieferten auf zerstörungsfreiem Wege ein hinreichend exaktes Kriterium für die Aufteilung der Gesamtversuchszeit in Inkubations‐ und Reißperiode. Die Länge der Inkubationsperiode hängt sowohl von der Höhe der Zugspannung als auch vom Probenpotential ab. Für die Reißperiode ergab sich daß die Wachstumsgeschwindigkeit der Risse formal der jeweils am Rißgrund herrschenden Spannung proportional ist Die Proportionalitätskonstante ist wiederum eine lineare Funktion des Probenpotentials. Durch Extrapolation läßt sich das Grenzpotential ermitteln, unterhalb dessen Spannungsrißkorrosion nicht auftreten kann. Elektrochemische Messungen ergaben, daß in den geprüften Lösungen die Wasserstoffionenreduktion der maßgebliche kathodische Teilvorgang ist. Der untersuchte Werkstoff ist stabil passiv; sein Ruhepotential im gesammten Zustand liegt an der unteren Grenze des Lochfraßbereiches. Zugspannungen bzw. die durch sie bedingten Verformungen verschieben das Grenzpotential für die heterogene Korrosion zu negativen Werten.