Hydrogen in Metals: A Systematic Overview
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M. Pohl
Abstract
Hydrogen can damage metallic components in very different ways. In liquid phase metallurgical processes such as casting and welding, as a result of the dramatic reduction in the solubility of gases on solidification, gas bubbles can form causing porosity which particularly in conjunction with Hydrogen induced cracking, form “fish-eyes“ acting as dangerous internal stress raisers. This type of cracking, without the presence of porosity, which is also known as “flaking“, can occur equally in thin steel wires only a few μm in diameter and in large 100 tonne steel forgings, in both cases significantly detrimentally affecting both the manufacturing and service behaviour of the component.
Apart from metallurgical sources, semi-finished and finished components can also absorb Hydrogen from galvanic processes and as a result of corrosion. In these cases the Hydrogen diffuses into regions of higher stress and strain causing cracking, often unexpectedly and after significant periods of time.
Kurzfassung
Wasserstoff kann metallische Bauteile auf sehr unterschiedliche Weise schädigen. Bei schmelzmetallurgischen Prozessen, wie dem Gießen und Schweißen, kann es infolge des dramatischen Löslichkeitsabfalls bei der Erstarrung zur Bildung von Gasblasenporen kommen, die insbesondere im Zusammenhang mit wasserstoffinduzierten Rissen als Fischaugen gefährliche innere Kerben darstellen. Derartige Risse ohne Poren, Flocken genannt, können in dünnen Stahldrähten mit nur wenigen μm Durchmesser ebenso auftreten wie bei 100 t schweren Schmiedestücken und beeinträchtigen die Fertigungs- und Gebrauchseigenschaften in erheblichem Maße.
Außer durch den metallurgischen Ursprung können Halbzeuge und Bauteile durch Galvanisierprozesse sowie durch Korrosion Wasserstoff aufnehmen, der in Bereiche höherer Spannung/Dehnung diffundiert und dort unerwartete Rissbildung hervorrufen kann, die häufig erheblich zeitverzögert auftritt.
References / Literatur
[1] Pohl, M.: Der kleine Unhold: Wasserstoff in Metallen, Prakt. Metallogr., Sonderbd.41 (2009) S. 13–20Search in Google Scholar
[2] Pohl, M.; Kühn, S.; Gerke, L.: Kathodische Spannungsrisskorrosion – Kleine Ursache, große Wirkung, Prakt. Metallogr., Sonderbd.39 (2007), S. 13–21Search in Google Scholar
© 2014, Carl Hanser Verlag, München
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