Methode zur Bewertung der wasserstoffunterstützten und flüssigmetallinduzierten Versprödung von Fügeelementen aus höchstfesten borlegierten Vergütungsstählen im Ersatzversuch

Für die Umsetzung von Leichtbaukonzepten finden zunehmend Multi-Material-Konzepte Einzug in die Fertigung von Fahrzeugkarosserien. Eine wichtige Fügetechnologie stellt das Stanznieten dar. Durch die hohen Festigkeiten (bis 2000 MPa) besitzen die Stanznieten jedoch ein erhöhtes Potential für eine wasserstoffunterstützte Kaltrissbildung (Hydrogen Assisted Cold Cracking - HACC). Alternativ zu diesem Rissphänomen können Schädigungen durch eine flüssigmetallinduzierte Rissbildung auftreten (Liquid Metal Embrittlement - LME). Überzugskonzepte auf Basis niedrigschmelzender Metalle können im Anschluss an den KTL-Prozess, während des Lackeinbrennens, zu diesem Schädigungsmechanismus führen.
Die Untersuchung der HACC und der LME erfolgte anhand von Ersatzproben. Es wurden vergütete, höchstfeste Stähle aus den Werkstoffen 22MnB5, 37MnB4 und 45B2 verwendet.
Mittels kathodischer Beladung wurden Proben mit Wasserstoff (H) angereichert. Die Messung des H wurde mittels thermischer Desorptionsanalyse (TDA) durchgeführt. Die Bestimmung des H-transportverhaltens erfolgte durch Permeationsmessungen und der TDA. Durch die bestimmten Diffusionsgeschwindigkeiten waren Rückschlüsse auf die H-absorption, Verteilung und Desorption möglich. Die Prüfung der Vergütungsstähle hinsichtlich der HACC erfolgte in Konstant-Last-Versuchen unter zur Hilfenahme der Schallemissionsanalyse.
Das Schädigungsverhalten, ausgelöst durch LME, wurde mittels unterschiedlicher Temperatur-Last-Zeit-Regime anhand mehrerer Beschichtungskonzepte untersucht. Die thermo-mechanischen Belastung wurden mittels „Gleeble 3500“ aufgebracht. Es wurde der Einfluss der Prüfparameter wie Zuggeschwindigkeit, Haltezeit, Aufheizrate, Temperatur, Vorbelastung, Probengeometrie und Überzugsdicke herausgearbeitet.