Trendthema Forschung
Chemische Heterogenität innerhalb der Mikrostruktur führt zu einer verbesserten Beständigkeit gegen wasserstoffinduzierte Rissbildung - Bild: MPIE
14.07.2021

Wie die Ausbreitung Wasserstoff-induzierter Risse in Stählen gestoppt wird

Während Politik, Industrie und Forschung darauf hinarbeiten, Wasserstoff als nachhaltigen Energieträger zu nutzen, ist die Wasserstoffversprödung von hochfesten Legierungen zu einem der Hauptprobleme geworden, die die Realisierung der Wasserstoffwirtschaft behindern. Hochfeste Legierungen werden in der Automobil- und Luftfahrtindustrie nicht nur für den Bau von Leichtbaukomponenten benötigt, sondern auch in Bauteilen, die zur Speicherung und zum Transport von Wasserstoff eingesetzt werden. Wissenschaftler*innen des Max-Planck-Instituts für Eisenforschung (MPIE) und ihre Kolleg*innen von der Tsinghua University China und der Norwegian University of Science and Technology haben einen Weg gefunden, wasserstoffinduzierte Risse in hochfesten Stählen zu stoppen. Das Forscherteam veröffentlichte ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift Nature Materials.

„Stähle machen 90 % des weltweiten Marktes für Metalllegierungen aus und hochfeste Stähle können besonders anfällig für Wasserstoffversprödung sein. Deshalb war es unser Ziel, eine kostengünstige, skalierbare Strategie zu finden, um hochfeste Stähle unter Beibehaltung ihrer mechanischen Leistungsfähigkeit widerstandsfähiger gegen Wasserstoff zu machen.“, erklärt Dr. Binhan Sun, Postdoktorand, Themenleiter für Wasserstoffversprödung in Hochleistungslegierungen am MPIE und Erstautor der Publikation.

Die Wissenschaftler*innen implementierten manganreiche Bereiche in die Mikrostruktur des Stahls, um Risse abzustumpfen und Wasserstoff darin einzufangen und so die Rissausbreitung zu stoppen. „Wir haben unsere Methode mit hochfesten Manganstählen getestet, in denen wir eine extrem hohe Anzahldichte (über ~2 × 1018 m-3) von manganreichen Pufferzonen erzeugt haben. Diese Pufferzonen stellen Sackgassen für Risse dar, indem sie scharfe Risse abstumpfen. Dadurch wird der Stahl doppelt so widerstandsfähig gegen Wasserstoff wie herkömmliche chemisch homogene Stähle, unabhängig davon, wann und wie Wasserstoff in das Material eingedrungen ist“, sagt Dr. Dirk Ponge, Leiter der MPIE-Gruppe „Mechanism-based Alloy Design“, der das Forschungsprojekt betreut. Die vorgestellte Methode lässt sich prinzipiell auf über 10 etablierte Stahlsorten anwenden. Mögliche Anwendungen sehen die Wissenschaftler*innen auch für andere Legierungssysteme (z.B. mehrphasige Titanlegierungen), die fest, duktil und wasserstoffbeständig sein sollen. Bevor jedoch das Spektrum der Legierungen erweitert wird, wollen die Forscher*innen nun verschiedene Methoden finden, um Pufferzonen mit chemischer Heterogenität innerhalb des Gefüges präzise zu erzeugen. Diese verschiedenen Methoden könnten den Effekt der Rissbeständigkeit weiter verstärken und besser zu den etablierten industriellen Verarbeitungsrouten passen.

(Quelle: Max-Planck-Institut für Eisenforschung)

Schlagworte

AutomobilChinaEisenforschungEnergieErgebnisEUForschungForschungsprojektIndustrieINGLegierungenLeichtbauMax-Planck-InstitutMPIePolitikStahlStrategieTransportWasserstoffWirtschaft

Verwandte Artikel

TrimRob – autonomer Roboter zum Besäumen und Probenahme von Bünden von Primetals Technologies
20.04.2026

Primetals Technologies kooperiert mit Polytec

Primetals Technologies kündigte eine strategische Partnerschaft mit Polytec an, einem weltweit führenden Anbieter robotergestützter Lösungen.

Anlagen Anlagenbau Automation Automatisierung Bund Draht Drahtwalzwerk Energie EU ING Langprodukte Messung Partnerschaft Produktion Prozessautomatisierung Software Stahl Transformation Unternehmen USA Walzwerk
Mehr erfahren
17.04.2026

EU genehmigt Industriestrompreis

Am 16. April 2026 hat die EU-Kommission den Vorschlag der Bundesregierung für einen Industriestrompreis genehmigt.

Anpassung Bund Deutschland Energie EU-Kommission HZ Industrie Klima Stahl Stahlindustrie Wettbewerb Wirtschaft Wirtschaftsvereinigung
Mehr erfahren
Grafik des Messestands der Salzgitter AG auf der Hannover Messe
16.04.2026

Hannover Messe: Salzgitter AG thematisiert SALCOS

Die Salzgitter AG präsentiert sich auf der Hannover Messe als einer der führenden deutschen Stahlkonzerne. Erneut wird sich auf dem Messestand des Konzerns (Halle 12, Sta...

Bund Campus Defence Deutschland Entwicklung Essen EU Gesellschaft HZ Industrie ING Logistik Messe Messestand Politik Produktion Rohre Stahl Transformation Verteidigung Wasserstoff Wasserstofftechnologie Wirtschaft
Mehr erfahren
Foto der Vertragsunterzeichnung: Von links nach rechts: Shen Jianqiang, Chen Huiyan, Tobias Leiting, Ding Zongxu, Xu Liang
16.04.2026

Induktive Staberwärmung für das Präzisionsschmieden

Huzhou Hatebur, Teil der C&U Group, hat SMS group mit der Lieferung einer SMS Elotherm-Stangenerwärmungsanlage für den Standort Huzhou in der Provinz Zhejiang, China beau...

Anlagen Antrieb Asien Automobil China Einsparung Emissionen Energie Entwicklung Erwärmungsanlage Essen EU Forschung Getriebe Industrie ING Investition Lieferung Ltd Ltd. Modernisierung Partnerschaft Produktion Projektmanagement Schulung Service SMS SMS group Technik Unternehmen USA Vertrieb Wirtschaft Zusammenarbeit
Mehr erfahren
Kardemir hat bei Primetals Technologies ein Automationssystem mit einer einheitlichen digitalen Architektur in Auftrag gegeben, um die Prozesse in seiner gesamten Schmelzanlage zu optimieren
16.04.2026

Primetals Technologies modernisiert Kardemirs Stahlwerk

Im Januar 2026 beauftragte der integrierte Stahlproduzent Kardemir aus Karabük, Türkiye, Primetals Technologies mit der Modernisierung der Automatisierungsumgebung im Sta...

ABB Anlagen Architekt Architektur Automatisierung Digitalisierung Energie Ergebnis Essen EU ING KI Konverter Metallurgie Modernisierung Optimierung Partnerschaft Produktion Produktionsprozess Prozessoptimierung Roheisen Schwefel Sinter Stahl Stahlwerk Steuerung Temperatur Transformation Unternehmen USA Vakuumbehandlung Walzen Wasserstoff Werkstoff
Mehr erfahren