Blick durchs Mikroskop: REM-Aufnahme einer Wasserstoffbruchfläche
14. Dezember 2018
Abb. 1: Detailaufnahme einer Wasserstöffversprödung
Traumhaft schön“ – so kommentierten die Prüflaborkollegen unseres MaterialtestCenters und ExpertCenters diese Aufnahme, die an unserem Rasterelektronenmikroskop (REM) entstanden ist. Die hochaufgelöste Detailaufnahme (5000-fache Vergrößerung) zeigt die Bruchfläche eines hochfesten Kettenglieds und offenbart dabei nahezu idealtypisch die mikroskopischen Merkmale einer wasserstoffbedingten Versprödung.
Klassische Merkmale der Wasserstoffversprödung
Auf der Aufnahme lassen sich mehrere typische Kennzeichen erkennen, die in der Schadensanalyse als charakteristisch für Wasserstoffschäden gelten:
- aufgeweitete Korngrenzen
- Mikroplastifizierungen („Krähenfüße“)
- eine einzelne Pore auf den interkristallinen Kornflächen
Diese Kombination von Merkmalen macht die Aufnahme zu einem besonders anschaulichen Beispiel für die mikroskopische Charakterisierung wasserstoffinduzierter Bruchmechanismen.
Fachliche Einordnung: Wasserstoffversprödung
Der häufig verwendete Begriff Wasserstoffversprödung beschreibt die Veränderung der mechanischen Eigenschaften eines Werkstoffs durch das Eindringen und die Einlagerung von Wasserstoff in das Metallgitter. Dadurch kann sich die Sprödigkeit des Materials deutlich erhöhen.
Der präzisere Fachbegriff für den hier dargestellten Schadensmechanismus lautet kathodische Spannungsrisskorrosion. Die daraus resultierenden Schädigungen können zu wasserstoffinduzierter Rissbildung führen und in der Folge zu spröden Bauteilbrüchen. Solche Mechanismen sind insbesondere bei hochfesten Stählen relevant und stellen beispielsweise auch eine Herausforderung bei Anwendungen im Bereich der Wasserstoffspeicherung und -technologie dar.
Lehrmaterial für die Schadensanalyse
Aufgrund der außergewöhnlich klar erkennbaren Strukturen wird dieses Bild vermutlich bald auch in den Schulungsunterlagen des W.S. TrainingCenters zu finden sein – etwa im GSA-Kurs „Grundlagen der Schadensanalyse“ sowie im W.S. Spezialseminar „Technische Schadensanalyse“ (SemTSA).
Gerade für die Ausbildung im Bereich der werkstofftechnischen Schadensanalyse bieten solche realen REM-Aufnahmen einen großen didaktischen Mehrwert, da typische Schadensmechanismen unmittelbar nachvollziehbar werden.
