Ab initio study of co-segregation effects of H and C at grain boundaries in ferritic steels

Ein ungelöstes Problem bei der Verwendung hochfester Stähle als Konstruktionswerkstoffe ist ihre Degradation durch Wasserstoffversprödung. Einer der vorgeschlagenen Versagensmechanismen ist die wasserstoffverstärkte Dekohäsion (engl. HEDE), die aufgrund von H Segregation an Korngrenzen (KGen) auftritt. In dieser Arbeit werden ab-initio Rechnungen beruhend auf der Dichtefunktionaltheorie durchgeführt, um den Einfluss von H und C auf die Dekohäsion von symmetrischen Kippkorngrenzen in \(\alpha\)-Fe zu untersuchen. Die Spaltarbeit und die theoretische Kohäsionsspannung der segregierten KGen bestimmt. Die Ergebnisse zeigen, dass KGen mit einer offeneren lokalen atomaren Umgebung anfälliger für H sind als dicht gepackte KGen. Die vorliegende Arbeit bietet damit einen wichtigen Einblick in das HEDE-Phänomen in ferritischen Stählen. Darüber hinaus werden bestehende Defizite der methodischen Aspekte von ab initio Studien zur KGen Segregation hervorgehoben und Strategien zu deren Bewältigung entwickelt