On Hydrogen-Induced Cracking and Blistering in Iron

Wasserstoff-induzierte Schäden sind ein verbreitetes Problem in verschiedenen Anwendungen von Metallen. In dieser Arbeit wurde Wasserstoff-induzierte Rissbildung in Eisen untersucht. Die Proben wurden elektrochemisch mit Wasserstoff beladen. Diese Beladung führt zu Rissen in den Eisenproben und Blistern auf deren Oberfläche, wenn Risse oberflächennah lokalisiert sind. Als Triebkraft der Rissbildung wurde der hohe Wasserstoffdruck in den Rissen gefolgert. Dieser Druck wurde durch eine Kombination aus Ausgasexperimenten und Dichtemessungen bestimmt. Die Mikrostruktur, die Risse und Blister umgibt, wurde mit Elektronenmikroskopie untersucht. Dafür wurden Rissflächen durch Zugversuche freigelegt. Oxidische Einschlüsse konnten als Ausgangspunkt für Risse ausgemacht werden. Mit Transmissionselektronenmikroskopie wurden duktile Merkmale in der Nähe von Rissen sichtbar. Ein Mechanismus für die Riss- und Blisterbildung wurde vorgeschlagen.Hydrogen-induced damage is a serious problem in various applications of metals. In this work, hydrogen-induced cracking in iron was investigated. The samples were loaded with hydrogen electrochemically. The loading results in cracks inside the bulk of iron, and the cracks near the surface create blisters. The driving force for crack formation was deduced to be high hydrogen pressure in the cracks. The pressure was determined by a combination of degassing and density measurements. The microstructure surrounding cracks and blisters was investigated using electron microscopy. Internal crack surfaces were exposed by tensile rupture of samples. Oxide inclusions were identified as initiation points of cracks. Transmission electron microscopy showed ductile features near cracks. A mechanism for the entire cracking and blistering process is proposed