ASTM F1624 Wasserstoffversprödung hochfester metallischer Werkstoffe
Die Norm ASTM F1624 beschreibt ein beschleunigtes Prüfverfahren zur Bestimmung der Anfälligkeit hochfester metallischer Werkstoffe auf ein durch die Wasserstoffversprödung zeitverzögertes Versagen.
Ziel & Einsatzbereich Versuchsprinzip Probenarten geeignete Prüfsysteme Interessante Kundenprojekte
Die ASTM F1624 im Überblick
Die ASTM F1624 beschreibt ein beschleunigtes Prüfverfahren (Zug-oder Biegebeanspruchung) zur Bestimmung der Anfälligkeit von Stählen für ein zeitverzögertes Versagen, wie es durch Wasserstoff verursacht wird. Dies geschieht durch die Bestimmung des Zeitpunkts für den Beginn eines unterkritischen Risswachstums (engl. subcritical crack growth, SCG). Die Prüfdauer ist in der Regel kürzer als jene nach ASTM F519. Die Prüfung wird entweder an Luft durchgeführt, zur Messung ob Restwasserstoff im Stahl aufgrund der Verarbeitung vorliegt (engl. Internal Hydrogen Embrittlement, IHE), oder in einer kontrollierten Umgebung, um die Wirkung von Wasserstoff, der von externen Wasserstoffquellen stammt (engl. Environmental Hydrogen Embrittlement, EHE), zu messen.
- Misst quantitativ Spannungsparameter, die bei einer Konstruktions-oder Fehleranalyse verwendet werden unter Berücksichtigung der Auswirkungen von Umwelteinflüssen, einschließlich derjenigen, die während der Verarbeitung auftreten (z.B. Plattierung).
- Für Plattierungsprozesse wird δth-IHE herangezogen um die maximale Betriebsspannung zu spezifizieren.
- Für Befestigungselemente (engl. Fasteners) wird δth-IHE herangezogen um die maximale Belastung während der Installation und im Betrieb zu spezifizieren um ein vorzeitiges Versagen zu vermeiden.
Versuchsprinzip gemäß ASTM F1624
Zur Bestimmung der Schwellenspannung für den Beginn des unterkritischen Risswachstums werden mindestens drei Proben benötigt.
Mit der ersten Probe wird ein Zugversuch nach ASTM E8 durchgeführt zur Bestimmung der Zugfestigkeit (engl. Fast Fracture Strength, FFS).
Danach erfolgen mindestens zwei weitere Tests mit einer stufenweisen Belastung inkl. Haltezeiten (=Laststeigerungsversuch) – das Belastungsprofil ist abhängig von der Probenhärte. Die Belastung wird nach definierten Zeitintervallen bis zum Bruch der Probe erhöht. Die Belastungsrate zwischen den Laststufen beträgt 10-5 s-1 bis 10-8 s-1.
Die Halteart an den jeweiligen Stufen erfolgt lagegeregelt. Zusätzlich zu den spezifischen Belastungsprofilen wir das nachfolgende Pmax für jedes Lastprofil auf das 1,1-fache der Schwellenlast (Pth-n) des vorherigen Tests festgelegt. Die Höhe der Laststufen richtet sich nach der Bruchlast im Zugversuch (nach ASTM E8) bzw. der Bruchlast des jeweils zuvor ermittelten Schwellenwerts. Die Schwellenlast Pth-n ist jene Last welche in der letzten Laststufe vor dem Beginn des Risswachstums auftritt. Der Test ist beendet wenn die Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schwellenlasten ≤ 5% von PFFS ist.
Probenarten nach ASTM F1624
Die ASTM F1624 sieht folgende Probenarten zur Bestimmung der Wasserstoffversprödung vor:
- Gekerbte Proben wie ASTM F519
- CT-Proben wie bspw. nach ASTM E399
Gekerbte Proben
Zur Durchführung der Prüfung nach ASTM F1624 werden gekerbte Proben vom Proben-Typ 1, wie auch in ASTM F519 beschrieben, eingesetzt:
- Typ 1a: Gekerbt, Rund, Zugbelastung
- Typ 1a.1: Standard Größe
- Typ 1a. 2: Übergröße
- Typ 1b: Gekerbt, Rund, Zug, „self loading fixture“
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