Diese Studie untersucht den Einfluss des Verhältnisses von Bohrungsdurchmesser zu Nennaußendurchmesser (d0/D0) auf die Wasserstoffversprödung in einer martensitischen Edelstahllegierung durch Zugversuche an hohlen Proben. Es wurden verschiedene Geometrien getestet, darunter eine, die gemäß der Norm ISO 7039:2024 [1] ausgelegt wurde. Ein konventioneller Test bei Umgebungsdruck in Luft diente als Basislinie zum Vergleich. Das Hauptziel war es, zu bewerten, wie unterschiedliche d0/D0-Verhältnisse die mechanischen Eigenschaften und die Anfälligkeit für Wasserstoffversprödung beeinflussen. Um die Qualität der Bohrung der Zugproben zu überprüfen, wurden Messungen der Oberflächenrauheit durchgeführt, da Oberflächenunregelmäßigkeiten die wasserstoffinduzierte Rissbildung erheblich beeinflussen können.

Die Ergebnisse zeigen eine starke Korrelation zwischen dem d0/D0-Verhältnis und dem Auftreten von wasserstoffinduziertem Bruch. Hohle Proben mit höheren d0/D0-Verhältnissen zeigten ein vorzeitiges Versagen im Vergleich zu Proben mit niedrigeren Verhältnissen. Ein Vergleich des Bruchverhaltens zwischen massiven und hohlen Proben, die in inerten und umgebenden Atmosphären getestet wurden, zeigte signifikante Unterschiede in den Bruchmechanismen. Auffällig war, dass die Streckgrenzen und die Zugfestigkeit vergleichbar und unabhängig vom d0/D0-Verhältnis und der Umgebung (Luft, H2 und Ar) blieben. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass ein höheres d0/D0-Verhältnis nicht nur die Spannungsverteilung in Zugversuchproben beeinflusst, sondern auch den Versprödungsprozess.

Die Studie leistet einen wertvollen Beitrag zur Optimierung des Designs von Testproben für die Wasserstoffversprödungsprüfung.

Referenzen
[1] ISO 7039:2024, Metallic materials – Tensile testing – Method for evaluating the susceptibility of materials to the effects of high-pressure gas within hollow test pieces, 2024