Ursache von Mikrorissen in verzinkten Stählen entdeckt

Sicherheit von Autoteilen Ursache von Mikrorissen in verzinkten Stählen entdeckt

12.09.2023 Quelle: Pressemitteilung BAM Lesedauer: 1 min

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Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung Abteilung 4 Modellbiofilme in der Materialkunde (4)

Beim Schweißen von zinkbeschichteten Stahlblechen kann es zu Mikrorissen an den Stahlteilen kommen. Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) hat jetzt neue Erkenntnisse zu den Ursachen dieser Flüssigmetallversprödung gewonnen.

Zinkbeschichtungen sind unerlässlich, um Stähle vor Korrosion zu schützen. Dabei werden Stahlkomponenten in ein Bad aus geschmolzenem Zink bei Temperaturen von etwa 450 °C getaucht. Das Zink reagiert anschließend mit der Oberfläche des Stahls und bildet eine robuste Zinkschicht. Doch beim Schweißen der einzelnen Komponenten kann die Zinkbeschichtung zu Mikrorissen an den Stahlteilen führen. Grund ist eine Flüssigmetallversprödung (Liquid-Metal Embrittlement, LME). Das ist gerade in der Automobilindustrie eine Herausforderung, wo Fahrzeugkarosserien bis zu 5.000 Punktschweißnähte aufweisen.

Frühe Stadien der Flüssigmetallversprödung untersucht

Jetzt hat die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung neue Erkenntnisse zu den Ursachen dieser Flüssigmetallversprödung gewonnen. Wie die BAM mitteilt, haben sich die Wissenschaftler auf die Untersuchung der frühen Stadien der Flüssigmetallversprödung konzentriert. Hierbei lag der Fokus auf der Struktur, Thermodynamik und Atomistik an den Grenz- und Oberflächen des Stahls. Sie haben elektronenmikroskopische Untersuchungsmethoden mit computergestützten Simulationsmodellen, u.a. der sogenannten dichtebasierten Phasenfeldtechnik, kombiniert, um Defekte zu erklären.

Intermetallische Phasen schwächen den Stahl

Mit Hilfe dieser Herangehensweise hat das Forscherteam entdeckt, dass an den Schnittstellen zwischen den Körnern des Stahls intermetallische Phasen gebildet werden, bevor Mikrorisse auftreten. Diese Phasen entstehen, wenn sich Zink an den Kornrändern anreichert. Dadurch wird der Stahl erheblich geschwächt. Mit dieser Erkenntnis sollen nun LME-resistente Hochleistungsstähle entwickelt werden, bei denen die Zinkanreicherung und Phasenbildung kontrollierbar ist.

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