Beim Schweißen von zinkbeschichteten Stahlblechen kann es zu Mikrorissen an den Teilen kommen. Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung hat die Ursache dieser Flüssigmetallversprödung entdeckt.
(Bild: Pixel_B - stock.adobe.com)
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 Schicht.
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, denn dort werden haben Fahrzeugkarosserien bis zu 5.000 Punktschweißnähte.
Frühe Stadien der Flüssigmetallversprödung untersucht
Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) hat neue Erkenntnisse zu den Ursachen dieser Flüssigmetallversprödung gewonnen. Wie die BAM mitteilt, haben die Wissenschaftler die frühen Stadien der Flüssigmetallversprödung untersucht. 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 habe das Forscherteam intermetallische Phasen an den Schnittstellen zwischen den Körnern des Stahls entdeckt. 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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