Untersuchungen zur wasserstoffunterstützten Kaltrissbildung hochfester Mehrphasenstähle beim Laserstrahlschweißen

Sampiero Anton Hopf

• Verlag: Shaker
• Jahr: 2025
• eBook-ISBN:
  9783819100383
• ISBN drucken:
  9783844099584
• Auflage: 1

Der verstärkte Einsatz höchstfester, kaltumformbarer Mehrphasenstähle (AHSS) in crashrelevanten Strukturbauteilen rückt die wasserstoffunterstützte Kaltrissbildung (HACC) in den Fokus. Besonders in AHSS der 3. Generation (Zugfestigkeit > 1000 MPa) kann Wasserstoffeintrag in Kombination mit schweißbedingten Spannungen das Versagensrisiko erhöhen. Diese Arbeit analysiert entlang der Prozesskette – von der Stahlherstellung über das Laserstrahlschweißen bis zur Wärmebehandlung – die Wasserstoffaufnahme dreier Stahlvarianten (CR700Y980T-DH, CR780Y980T-CH, CR700Y980T-DP) mit und ohne Zinkbeschichtung. Zur präzisen Quantifizierung des Wasserstoffgehalts in Schweißnähten wird eine Prüfmethodik auf Basis der Trägerheißgasextraktion mit Quadrupol-Massenspektrometrie eingesetzt. Ergänzend werden das Wasserstofftransportverhalten mittels elektrochemischer Permeationsmessungen (ECP) und thermischer Desorptionsanalysen (TDA) untersucht. Experimentelle und numerische Analysen ermöglichen Rückschlüsse auf Wasserstoffdiffusion, -effusion und die Auswirkungen des Schmelzschweißens. Gezeigt wird, dass Wärmebehandlungen bis 200 °C die Wasserstoffeffusion beschleunigen und das HACC-Risiko senken können. Zur Bewertung der Kaltrissanfälligkeit werden selbst- und fremdbelastete Prüfverfahren eingesetzt. Die Scherzugprüfung analysiert mehrachsige Spannungszustände und wasserstoffbedingte Festigkeitsverluste. Die Ergebnisse liefern neue Erkenntnisse zu den Wechselwirkungen zwischen Wasserstoffkonzentration und Rissbildung in geschweißten AHSS-Bauteilen.