⚡ Das Wichtigste
- Was es ist: Hochfester Stahl nimmt Wasserstoffatome auf und versagt dann unter anhaltender Zugspannung — ein Spätbruch, der Stunden bis Wochen nach der Montage auftritt.
- Risikoschwelle: Zugfestigkeit ≥1.000 MPa (etwa Klasse 10.9 und höher) oder Härte ≥320 HV verlangen eine Beherrschung der Wasserstoffversprödung.
- Drei Quellen: saures Beizen, galvanische Verzinkung (Zink oder Zink-Nickel) und Phosphatieren.
- Normprüfung: GB/T 3098.17-2000, der Vorspannversuch mit parallelen Auflageflächen — 200 Stunden ohne Bruch.
- Vorbeugung: innerhalb von 4 Stunden nach dem Galvanisieren bei 190–220°C für 4–8 Stunden auslagern.
- Alternative Verfahren: Dacromet, Geomet und mechanische Verzinkung, bei denen keine Elektrolyse stattfindet.
1. Warum Wasserstoffversprödung so gefährlich ist
2. Woher der Wasserstoff stammt
3. Der Nachweis nach GB/T 3098.17
4. Vorbeugung und Prozesskontrolle
5. Häufige Fragen zur Auswahl
1. Warum Wasserstoffversprödung so gefährlich ist
Wasserstoffversprödung ist ein Spätbruch: Die Schraube ist nach der Montage einwandfrei und versagt Stunden bis wenige Wochen später plötzlich unter statischer Last, ohne sichtbare plastische Verformung.
Typische Merkmale:
- ebene, kristalline Bruchfläche (interkristalliner Bruch);
- tritt unter Zugspannung auf — Druckspannung löst sie nicht aus;
- je härter der Stahl, desto empfindlicher: unterhalb 1.000 MPa tritt sie selten auf, oberhalb 1.200 MPa steigt das Risiko steil an.
2. Woher der Wasserstoff stammt
| Vorgang | Risiko | Ursache |
|---|---|---|
| Beizen in Säure | Hoch | Säure reagiert mit Eisen und setzt Wasserstoffatome frei, die in den Stahl diffundieren |
| Verzinkung / Zink-Nickel | Hoch | Wasserstoff entwickelt sich während der Elektrolyse an der Kathode |
| Phosphatieren | Mittel | Säureangriff und Reaktionswasserstoff |
| Schweißen / Brennschneiden | Mittel | Feuchtigkeit zerfällt und setzt Wasserstoff frei |
| Dacromet / Geomet | Niedrig | Tauch-Schleudern plus Einbrennen, keine Elektrolyse |
3. Der Nachweis nach GB/T 3098.17
Norm: GB/T 3098.17-2000 / ISO 15330, mechanische Eigenschaften von Verbindungselementen — Vorspannversuch auf Wasserstoffversprödung mit parallelen Auflageflächen.
Verfahren:
- Die Probe in eine spezielle Vorrichtung einbauen und die Prüfkraft aufbringen (Vorspannung auf 80 % der Streckgrenze);
- mit parallelen Auflageflächen 200 Stunden halten;
- in Intervallen auf Bruch prüfen;
- nach 200 Stunden entlasten und auf Risse prüfen.
Abnahmekriterium: kein Bruch innerhalb von 200 Stunden, und nach dem Entlasten muss das Gewinde freigängig laufen, ohne sichtbare Risse.
4. Vorbeugung und Prozesskontrolle
4.1 Auslagerung nach dem Galvanisieren
- innerhalb von 4 Stunden nach der galvanischen Abscheidung in den Ofen;
- 190–220°C für 4–8 Stunden, auf die Härte abgestimmt;
- je härter das Teil, desto länger die Auslagerung.
4.2 Substitution des Verfahrens
- bei hochfesten Teilen Dacromet oder Geomet bevorzugen — keine Elektrolyse, kein Wasserstoff;
- Edelstahl A2-70 und A4-80 ist von Natur aus weniger empfindlich;
- langes Beizen in starker Säure vermeiden.
4.3 In der Konstruktion
- Klasse 8.8 verwenden, wo Klasse 10.9 nicht erforderlich ist;
- abrupte Querschnittsänderungen am Gewinde vermeiden;
- Nachgalvanisieren vermeiden — jeder Nacharbeitszyklus bringt erneut Wasserstoff ein.
5. Häufige Fragen zur Auswahl
F: Muss eine galvanisch verzinkte Schraube der Klasse 8.8 ausgelagert werden? Grundsätzlich nicht (Härte unter 320 HV), Sicherheitsteile in der Automobiltechnik sollten jedoch ausgelagert werden.
F: Ist Dacromet wirklich wasserstofffrei? Die Beschichtung selbst kommt ohne Elektrolyse aus, die Vorbehandlung nutzt jedoch ein kurzes Beizen, sodass eine Auslagerung weiterhin empfehlenswert ist.
F: Wie lassen sich bereits montierte Schrauben prüfen? Zerstörungsfreie Prüfverfahren finden nichts; nur eine Chargenprüfung liefert eine Aussage.
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