Slide 1

Hydrogen sprödhet

Göran Ahlin, Candor Sweden
Björn Erik Schaug, Candor Norge
1

Vad menas med hydrogensprödhet?
Den fysikaliska process som gör vissa metaller spröda på
grund att hydrogen tas upp av materialet.
Hydrogensprödhet I ett material kan förorsaka spröda brott
långt innan matrialets normala brottgräns.

2

Mekanism
• Startas av att väteatomer diffunderar in i
materialet
• I metallmatrisen (korngränserna) finns små
inneslutningar (voids) där väteatomerna kan
lagras.
• Vid en viss atomkoncentration bilds
vätgasmolekyler, varvid trycket i inneslutningen
ökar
• Trycket kan öka till nivåer där duktilitet och
utmattningshållfasthet kraftigt reduceras.
3

Hydrogen Embrittlement in carbon steel,
zinc plated part

4

Vilka material är känsliga?
• Stål med brottgräns >1000 MPa eller
hårdhet >30HRC (ca 300HV)
• Titanlegeringar
• Hårda aluminiumlegeringar

5

Riskprocesser
• Ytbehandlingsprocesser där vätgas bildas
– Elförzinkning
– Förnickling
– Betning
– Fosfatering

• Svetsning
• Korrosion
• Katodiskt skydd
6

Risk för hydrogensprödhet för olika
förzinkningsprocesser och förbehandlingar
– Surzink minst risk, cyanzink störst
– Kraftig betning - stor risk
– Anodavfettning – låg risk
– Katodavfettning – hög risk

7

Risk för brott för olika nickelprocesser

8

Utmattningshållfasthet för olika stål

Fler faktorer än hydrogensprödhet påverkar
ett ståls hållfasthetsegenskaper:
•
•
•
•
•

Ytstruktur- Ra värde
Materialtjocklek
Bearbetningsmetoder
Arbetstemperatur
Användningsmiljön
9

Ytbeskaffenhetens inverkan på utmattningshållfastheten hos
Aluminiumlegeringar
Process

Typ av
restspänning

Gjutning
•
alla
processer

Tryck och drag

Stor

Stelning, svalning

Varmbearbetni
ng
•
smidning
•
valsning
•
extruderin

Tryck och drag

Relativt liten

Svalning

Kallbearbetning
•
valsning
•
pressning
•
riktning

Tryck och drag

Skärande
bearbetning
• fräsning
• svarvning
• slipning

Drag nära ytan

Betydelse

Orsak till restspänningar

Mycket stor

Elastisk-plastisk deformation

Kan vara betydande,

Elastisk-plastisk deformation,
termisk påverkan

10

Andra typer av materialfel förorsakade av
ytbehandlingsprocessen - exempel

• Fördröjd blåsbildning i skiktet- kan bero på
gasinneslutningar i ytbehandlingsskiktet

• Blåsbildning i lackskikt – kan bero på fukt i
passiveringsskikt

• Zinksläpp i högströmområden – kan bero på för
höga strömtätheter

• Spröda metallskikt – kan bero på föroreningar I
baden

11

Värmebehandling
Före metallbeläggning
Stål med brottgräns >1000 kp/mm2 som
slipats eller maskinbearbetats bör
avspänningsbehandlas i 30-60 min 170210 OC

12

Värmebehandling efter metallbeläggning
Tiden för värmebehandling anpassas efter godstjocklek
och stålets brottgräns
Stålets
Detaljens
Värmebehandling vid
brottgräns MPa godstjocklek mm 190-210oC timmar
1000-1150

1150-1400

<12

Min 2

12-25

Min 4

>25

Min 8

<12

Min 4

12-25

Min 12

25-40

Min 24

>40

utprovas
13

Att tänka på
• Ta alltid in materialspecifikationer från
kund/konstruktion
• Undvik hydrogenbildande operationer för kritiska
material
• Värmebehandla både före och efter om hårda
material varmbearbetas
• Ytbehandla på så släta ytor som möjliga på
kritisika material

14


Slide 2

Hydrogen sprödhet

Göran Ahlin, Candor Sweden
Björn Erik Schaug, Candor Norge
1

Vad menas med hydrogensprödhet?
Den fysikaliska process som gör vissa metaller spröda på
grund att hydrogen tas upp av materialet.
Hydrogensprödhet I ett material kan förorsaka spröda brott
långt innan matrialets normala brottgräns.

2

Mekanism
• Startas av att väteatomer diffunderar in i
materialet
• I metallmatrisen (korngränserna) finns små
inneslutningar (voids) där väteatomerna kan
lagras.
• Vid en viss atomkoncentration bilds
vätgasmolekyler, varvid trycket i inneslutningen
ökar
• Trycket kan öka till nivåer där duktilitet och
utmattningshållfasthet kraftigt reduceras.
3

Hydrogen Embrittlement in carbon steel,
zinc plated part

4

Vilka material är känsliga?
• Stål med brottgräns >1000 MPa eller
hårdhet >30HRC (ca 300HV)
• Titanlegeringar
• Hårda aluminiumlegeringar

5

Riskprocesser
• Ytbehandlingsprocesser där vätgas bildas
– Elförzinkning
– Förnickling
– Betning
– Fosfatering

• Svetsning
• Korrosion
• Katodiskt skydd
6

Risk för hydrogensprödhet för olika
förzinkningsprocesser och förbehandlingar
– Surzink minst risk, cyanzink störst
– Kraftig betning - stor risk
– Anodavfettning – låg risk
– Katodavfettning – hög risk

7

Risk för brott för olika nickelprocesser

8

Utmattningshållfasthet för olika stål

Fler faktorer än hydrogensprödhet påverkar
ett ståls hållfasthetsegenskaper:
•
•
•
•
•

Ytstruktur- Ra värde
Materialtjocklek
Bearbetningsmetoder
Arbetstemperatur
Användningsmiljön
9

Ytbeskaffenhetens inverkan på utmattningshållfastheten hos
Aluminiumlegeringar
Process

Typ av
restspänning

Gjutning
•
alla
processer

Tryck och drag

Stor

Stelning, svalning

Varmbearbetni
ng
•
smidning
•
valsning
•
extruderin

Tryck och drag

Relativt liten

Svalning

Kallbearbetning
•
valsning
•
pressning
•
riktning

Tryck och drag

Skärande
bearbetning
• fräsning
• svarvning
• slipning

Drag nära ytan

Betydelse

Orsak till restspänningar

Mycket stor

Elastisk-plastisk deformation

Kan vara betydande,

Elastisk-plastisk deformation,
termisk påverkan

10

Andra typer av materialfel förorsakade av
ytbehandlingsprocessen - exempel

• Fördröjd blåsbildning i skiktet- kan bero på
gasinneslutningar i ytbehandlingsskiktet

• Blåsbildning i lackskikt – kan bero på fukt i
passiveringsskikt

• Zinksläpp i högströmområden – kan bero på för
höga strömtätheter

• Spröda metallskikt – kan bero på föroreningar I
baden

11

Värmebehandling
Före metallbeläggning
Stål med brottgräns >1000 kp/mm2 som
slipats eller maskinbearbetats bör
avspänningsbehandlas i 30-60 min 170210 OC

12

Värmebehandling efter metallbeläggning
Tiden för värmebehandling anpassas efter godstjocklek
och stålets brottgräns
Stålets
Detaljens
Värmebehandling vid
brottgräns MPa godstjocklek mm 190-210oC timmar
1000-1150

1150-1400

<12

Min 2

12-25

Min 4

>25

Min 8

<12

Min 4

12-25

Min 12

25-40

Min 24

>40

utprovas
13

Att tänka på
• Ta alltid in materialspecifikationer från
kund/konstruktion
• Undvik hydrogenbildande operationer för kritiska
material
• Värmebehandla både före och efter om hårda
material varmbearbetas
• Ytbehandla på så släta ytor som möjliga på
kritisika material

14


Slide 3

Hydrogen sprödhet

Göran Ahlin, Candor Sweden
Björn Erik Schaug, Candor Norge
1

Vad menas med hydrogensprödhet?
Den fysikaliska process som gör vissa metaller spröda på
grund att hydrogen tas upp av materialet.
Hydrogensprödhet I ett material kan förorsaka spröda brott
långt innan matrialets normala brottgräns.

2

Mekanism
• Startas av att väteatomer diffunderar in i
materialet
• I metallmatrisen (korngränserna) finns små
inneslutningar (voids) där väteatomerna kan
lagras.
• Vid en viss atomkoncentration bilds
vätgasmolekyler, varvid trycket i inneslutningen
ökar
• Trycket kan öka till nivåer där duktilitet och
utmattningshållfasthet kraftigt reduceras.
3

Hydrogen Embrittlement in carbon steel,
zinc plated part

4

Vilka material är känsliga?
• Stål med brottgräns >1000 MPa eller
hårdhet >30HRC (ca 300HV)
• Titanlegeringar
• Hårda aluminiumlegeringar

5

Riskprocesser
• Ytbehandlingsprocesser där vätgas bildas
– Elförzinkning
– Förnickling
– Betning
– Fosfatering

• Svetsning
• Korrosion
• Katodiskt skydd
6

Risk för hydrogensprödhet för olika
förzinkningsprocesser och förbehandlingar
– Surzink minst risk, cyanzink störst
– Kraftig betning - stor risk
– Anodavfettning – låg risk
– Katodavfettning – hög risk

7

Risk för brott för olika nickelprocesser

8

Utmattningshållfasthet för olika stål

Fler faktorer än hydrogensprödhet påverkar
ett ståls hållfasthetsegenskaper:
•
•
•
•
•

Ytstruktur- Ra värde
Materialtjocklek
Bearbetningsmetoder
Arbetstemperatur
Användningsmiljön
9

Ytbeskaffenhetens inverkan på utmattningshållfastheten hos
Aluminiumlegeringar
Process

Typ av
restspänning

Gjutning
•
alla
processer

Tryck och drag

Stor

Stelning, svalning

Varmbearbetni
ng
•
smidning
•
valsning
•
extruderin

Tryck och drag

Relativt liten

Svalning

Kallbearbetning
•
valsning
•
pressning
•
riktning

Tryck och drag

Skärande
bearbetning
• fräsning
• svarvning
• slipning

Drag nära ytan

Betydelse

Orsak till restspänningar

Mycket stor

Elastisk-plastisk deformation

Kan vara betydande,

Elastisk-plastisk deformation,
termisk påverkan

10

Andra typer av materialfel förorsakade av
ytbehandlingsprocessen - exempel

• Fördröjd blåsbildning i skiktet- kan bero på
gasinneslutningar i ytbehandlingsskiktet

• Blåsbildning i lackskikt – kan bero på fukt i
passiveringsskikt

• Zinksläpp i högströmområden – kan bero på för
höga strömtätheter

• Spröda metallskikt – kan bero på föroreningar I
baden

11

Värmebehandling
Före metallbeläggning
Stål med brottgräns >1000 kp/mm2 som
slipats eller maskinbearbetats bör
avspänningsbehandlas i 30-60 min 170210 OC

12

Värmebehandling efter metallbeläggning
Tiden för värmebehandling anpassas efter godstjocklek
och stålets brottgräns
Stålets
Detaljens
Värmebehandling vid
brottgräns MPa godstjocklek mm 190-210oC timmar
1000-1150

1150-1400

<12

Min 2

12-25

Min 4

>25

Min 8

<12

Min 4

12-25

Min 12

25-40

Min 24

>40

utprovas
13

Att tänka på
• Ta alltid in materialspecifikationer från
kund/konstruktion
• Undvik hydrogenbildande operationer för kritiska
material
• Värmebehandla både före och efter om hårda
material varmbearbetas
• Ytbehandla på så släta ytor som möjliga på
kritisika material

14


Slide 4

Hydrogen sprödhet

Göran Ahlin, Candor Sweden
Björn Erik Schaug, Candor Norge
1

Vad menas med hydrogensprödhet?
Den fysikaliska process som gör vissa metaller spröda på
grund att hydrogen tas upp av materialet.
Hydrogensprödhet I ett material kan förorsaka spröda brott
långt innan matrialets normala brottgräns.

2

Mekanism
• Startas av att väteatomer diffunderar in i
materialet
• I metallmatrisen (korngränserna) finns små
inneslutningar (voids) där väteatomerna kan
lagras.
• Vid en viss atomkoncentration bilds
vätgasmolekyler, varvid trycket i inneslutningen
ökar
• Trycket kan öka till nivåer där duktilitet och
utmattningshållfasthet kraftigt reduceras.
3

Hydrogen Embrittlement in carbon steel,
zinc plated part

4

Vilka material är känsliga?
• Stål med brottgräns >1000 MPa eller
hårdhet >30HRC (ca 300HV)
• Titanlegeringar
• Hårda aluminiumlegeringar

5

Riskprocesser
• Ytbehandlingsprocesser där vätgas bildas
– Elförzinkning
– Förnickling
– Betning
– Fosfatering

• Svetsning
• Korrosion
• Katodiskt skydd
6

Risk för hydrogensprödhet för olika
förzinkningsprocesser och förbehandlingar
– Surzink minst risk, cyanzink störst
– Kraftig betning - stor risk
– Anodavfettning – låg risk
– Katodavfettning – hög risk

7

Risk för brott för olika nickelprocesser

8

Utmattningshållfasthet för olika stål

Fler faktorer än hydrogensprödhet påverkar
ett ståls hållfasthetsegenskaper:
•
•
•
•
•

Ytstruktur- Ra värde
Materialtjocklek
Bearbetningsmetoder
Arbetstemperatur
Användningsmiljön
9

Ytbeskaffenhetens inverkan på utmattningshållfastheten hos
Aluminiumlegeringar
Process

Typ av
restspänning

Gjutning
•
alla
processer

Tryck och drag

Stor

Stelning, svalning

Varmbearbetni
ng
•
smidning
•
valsning
•
extruderin

Tryck och drag

Relativt liten

Svalning

Kallbearbetning
•
valsning
•
pressning
•
riktning

Tryck och drag

Skärande
bearbetning
• fräsning
• svarvning
• slipning

Drag nära ytan

Betydelse

Orsak till restspänningar

Mycket stor

Elastisk-plastisk deformation

Kan vara betydande,

Elastisk-plastisk deformation,
termisk påverkan

10

Andra typer av materialfel förorsakade av
ytbehandlingsprocessen - exempel

• Fördröjd blåsbildning i skiktet- kan bero på
gasinneslutningar i ytbehandlingsskiktet

• Blåsbildning i lackskikt – kan bero på fukt i
passiveringsskikt

• Zinksläpp i högströmområden – kan bero på för
höga strömtätheter

• Spröda metallskikt – kan bero på föroreningar I
baden

11

Värmebehandling
Före metallbeläggning
Stål med brottgräns >1000 kp/mm2 som
slipats eller maskinbearbetats bör
avspänningsbehandlas i 30-60 min 170210 OC

12

Värmebehandling efter metallbeläggning
Tiden för värmebehandling anpassas efter godstjocklek
och stålets brottgräns
Stålets
Detaljens
Värmebehandling vid
brottgräns MPa godstjocklek mm 190-210oC timmar
1000-1150

1150-1400

<12

Min 2

12-25

Min 4

>25

Min 8

<12

Min 4

12-25

Min 12

25-40

Min 24

>40

utprovas
13

Att tänka på
• Ta alltid in materialspecifikationer från
kund/konstruktion
• Undvik hydrogenbildande operationer för kritiska
material
• Värmebehandla både före och efter om hårda
material varmbearbetas
• Ytbehandla på så släta ytor som möjliga på
kritisika material

14


Slide 5

Hydrogen sprödhet

Göran Ahlin, Candor Sweden
Björn Erik Schaug, Candor Norge
1

Vad menas med hydrogensprödhet?
Den fysikaliska process som gör vissa metaller spröda på
grund att hydrogen tas upp av materialet.
Hydrogensprödhet I ett material kan förorsaka spröda brott
långt innan matrialets normala brottgräns.

2

Mekanism
• Startas av att väteatomer diffunderar in i
materialet
• I metallmatrisen (korngränserna) finns små
inneslutningar (voids) där väteatomerna kan
lagras.
• Vid en viss atomkoncentration bilds
vätgasmolekyler, varvid trycket i inneslutningen
ökar
• Trycket kan öka till nivåer där duktilitet och
utmattningshållfasthet kraftigt reduceras.
3

Hydrogen Embrittlement in carbon steel,
zinc plated part

4

Vilka material är känsliga?
• Stål med brottgräns >1000 MPa eller
hårdhet >30HRC (ca 300HV)
• Titanlegeringar
• Hårda aluminiumlegeringar

5

Riskprocesser
• Ytbehandlingsprocesser där vätgas bildas
– Elförzinkning
– Förnickling
– Betning
– Fosfatering

• Svetsning
• Korrosion
• Katodiskt skydd
6

Risk för hydrogensprödhet för olika
förzinkningsprocesser och förbehandlingar
– Surzink minst risk, cyanzink störst
– Kraftig betning - stor risk
– Anodavfettning – låg risk
– Katodavfettning – hög risk

7

Risk för brott för olika nickelprocesser

8

Utmattningshållfasthet för olika stål

Fler faktorer än hydrogensprödhet påverkar
ett ståls hållfasthetsegenskaper:
•
•
•
•
•

Ytstruktur- Ra värde
Materialtjocklek
Bearbetningsmetoder
Arbetstemperatur
Användningsmiljön
9

Ytbeskaffenhetens inverkan på utmattningshållfastheten hos
Aluminiumlegeringar
Process

Typ av
restspänning

Gjutning
•
alla
processer

Tryck och drag

Stor

Stelning, svalning

Varmbearbetni
ng
•
smidning
•
valsning
•
extruderin

Tryck och drag

Relativt liten

Svalning

Kallbearbetning
•
valsning
•
pressning
•
riktning

Tryck och drag

Skärande
bearbetning
• fräsning
• svarvning
• slipning

Drag nära ytan

Betydelse

Orsak till restspänningar

Mycket stor

Elastisk-plastisk deformation

Kan vara betydande,

Elastisk-plastisk deformation,
termisk påverkan

10

Andra typer av materialfel förorsakade av
ytbehandlingsprocessen - exempel

• Fördröjd blåsbildning i skiktet- kan bero på
gasinneslutningar i ytbehandlingsskiktet

• Blåsbildning i lackskikt – kan bero på fukt i
passiveringsskikt

• Zinksläpp i högströmområden – kan bero på för
höga strömtätheter

• Spröda metallskikt – kan bero på föroreningar I
baden

11

Värmebehandling
Före metallbeläggning
Stål med brottgräns >1000 kp/mm2 som
slipats eller maskinbearbetats bör
avspänningsbehandlas i 30-60 min 170210 OC

12

Värmebehandling efter metallbeläggning
Tiden för värmebehandling anpassas efter godstjocklek
och stålets brottgräns
Stålets
Detaljens
Värmebehandling vid
brottgräns MPa godstjocklek mm 190-210oC timmar
1000-1150

1150-1400

<12

Min 2

12-25

Min 4

>25

Min 8

<12

Min 4

12-25

Min 12

25-40

Min 24

>40

utprovas
13

Att tänka på
• Ta alltid in materialspecifikationer från
kund/konstruktion
• Undvik hydrogenbildande operationer för kritiska
material
• Värmebehandla både före och efter om hårda
material varmbearbetas
• Ytbehandla på så släta ytor som möjliga på
kritisika material

14


Slide 6

Hydrogen sprödhet

Göran Ahlin, Candor Sweden
Björn Erik Schaug, Candor Norge
1

Vad menas med hydrogensprödhet?
Den fysikaliska process som gör vissa metaller spröda på
grund att hydrogen tas upp av materialet.
Hydrogensprödhet I ett material kan förorsaka spröda brott
långt innan matrialets normala brottgräns.

2

Mekanism
• Startas av att väteatomer diffunderar in i
materialet
• I metallmatrisen (korngränserna) finns små
inneslutningar (voids) där väteatomerna kan
lagras.
• Vid en viss atomkoncentration bilds
vätgasmolekyler, varvid trycket i inneslutningen
ökar
• Trycket kan öka till nivåer där duktilitet och
utmattningshållfasthet kraftigt reduceras.
3

Hydrogen Embrittlement in carbon steel,
zinc plated part

4

Vilka material är känsliga?
• Stål med brottgräns >1000 MPa eller
hårdhet >30HRC (ca 300HV)
• Titanlegeringar
• Hårda aluminiumlegeringar

5

Riskprocesser
• Ytbehandlingsprocesser där vätgas bildas
– Elförzinkning
– Förnickling
– Betning
– Fosfatering

• Svetsning
• Korrosion
• Katodiskt skydd
6

Risk för hydrogensprödhet för olika
förzinkningsprocesser och förbehandlingar
– Surzink minst risk, cyanzink störst
– Kraftig betning - stor risk
– Anodavfettning – låg risk
– Katodavfettning – hög risk

7

Risk för brott för olika nickelprocesser

8

Utmattningshållfasthet för olika stål

Fler faktorer än hydrogensprödhet påverkar
ett ståls hållfasthetsegenskaper:
•
•
•
•
•

Ytstruktur- Ra värde
Materialtjocklek
Bearbetningsmetoder
Arbetstemperatur
Användningsmiljön
9

Ytbeskaffenhetens inverkan på utmattningshållfastheten hos
Aluminiumlegeringar
Process

Typ av
restspänning

Gjutning
•
alla
processer

Tryck och drag

Stor

Stelning, svalning

Varmbearbetni
ng
•
smidning
•
valsning
•
extruderin

Tryck och drag

Relativt liten

Svalning

Kallbearbetning
•
valsning
•
pressning
•
riktning

Tryck och drag

Skärande
bearbetning
• fräsning
• svarvning
• slipning

Drag nära ytan

Betydelse

Orsak till restspänningar

Mycket stor

Elastisk-plastisk deformation

Kan vara betydande,

Elastisk-plastisk deformation,
termisk påverkan

10

Andra typer av materialfel förorsakade av
ytbehandlingsprocessen - exempel

• Fördröjd blåsbildning i skiktet- kan bero på
gasinneslutningar i ytbehandlingsskiktet

• Blåsbildning i lackskikt – kan bero på fukt i
passiveringsskikt

• Zinksläpp i högströmområden – kan bero på för
höga strömtätheter

• Spröda metallskikt – kan bero på föroreningar I
baden

11

Värmebehandling
Före metallbeläggning
Stål med brottgräns >1000 kp/mm2 som
slipats eller maskinbearbetats bör
avspänningsbehandlas i 30-60 min 170210 OC

12

Värmebehandling efter metallbeläggning
Tiden för värmebehandling anpassas efter godstjocklek
och stålets brottgräns
Stålets
Detaljens
Värmebehandling vid
brottgräns MPa godstjocklek mm 190-210oC timmar
1000-1150

1150-1400

<12

Min 2

12-25

Min 4

>25

Min 8

<12

Min 4

12-25

Min 12

25-40

Min 24

>40

utprovas
13

Att tänka på
• Ta alltid in materialspecifikationer från
kund/konstruktion
• Undvik hydrogenbildande operationer för kritiska
material
• Värmebehandla både före och efter om hårda
material varmbearbetas
• Ytbehandla på så släta ytor som möjliga på
kritisika material

14


Slide 7

Hydrogen sprödhet

Göran Ahlin, Candor Sweden
Björn Erik Schaug, Candor Norge
1

Vad menas med hydrogensprödhet?
Den fysikaliska process som gör vissa metaller spröda på
grund att hydrogen tas upp av materialet.
Hydrogensprödhet I ett material kan förorsaka spröda brott
långt innan matrialets normala brottgräns.

2

Mekanism
• Startas av att väteatomer diffunderar in i
materialet
• I metallmatrisen (korngränserna) finns små
inneslutningar (voids) där väteatomerna kan
lagras.
• Vid en viss atomkoncentration bilds
vätgasmolekyler, varvid trycket i inneslutningen
ökar
• Trycket kan öka till nivåer där duktilitet och
utmattningshållfasthet kraftigt reduceras.
3

Hydrogen Embrittlement in carbon steel,
zinc plated part

4

Vilka material är känsliga?
• Stål med brottgräns >1000 MPa eller
hårdhet >30HRC (ca 300HV)
• Titanlegeringar
• Hårda aluminiumlegeringar

5

Riskprocesser
• Ytbehandlingsprocesser där vätgas bildas
– Elförzinkning
– Förnickling
– Betning
– Fosfatering

• Svetsning
• Korrosion
• Katodiskt skydd
6

Risk för hydrogensprödhet för olika
förzinkningsprocesser och förbehandlingar
– Surzink minst risk, cyanzink störst
– Kraftig betning - stor risk
– Anodavfettning – låg risk
– Katodavfettning – hög risk

7

Risk för brott för olika nickelprocesser

8

Utmattningshållfasthet för olika stål

Fler faktorer än hydrogensprödhet påverkar
ett ståls hållfasthetsegenskaper:
•
•
•
•
•

Ytstruktur- Ra värde
Materialtjocklek
Bearbetningsmetoder
Arbetstemperatur
Användningsmiljön
9

Ytbeskaffenhetens inverkan på utmattningshållfastheten hos
Aluminiumlegeringar
Process

Typ av
restspänning

Gjutning
•
alla
processer

Tryck och drag

Stor

Stelning, svalning

Varmbearbetni
ng
•
smidning
•
valsning
•
extruderin

Tryck och drag

Relativt liten

Svalning

Kallbearbetning
•
valsning
•
pressning
•
riktning

Tryck och drag

Skärande
bearbetning
• fräsning
• svarvning
• slipning

Drag nära ytan

Betydelse

Orsak till restspänningar

Mycket stor

Elastisk-plastisk deformation

Kan vara betydande,

Elastisk-plastisk deformation,
termisk påverkan

10

Andra typer av materialfel förorsakade av
ytbehandlingsprocessen - exempel

• Fördröjd blåsbildning i skiktet- kan bero på
gasinneslutningar i ytbehandlingsskiktet

• Blåsbildning i lackskikt – kan bero på fukt i
passiveringsskikt

• Zinksläpp i högströmområden – kan bero på för
höga strömtätheter

• Spröda metallskikt – kan bero på föroreningar I
baden

11

Värmebehandling
Före metallbeläggning
Stål med brottgräns >1000 kp/mm2 som
slipats eller maskinbearbetats bör
avspänningsbehandlas i 30-60 min 170210 OC

12

Värmebehandling efter metallbeläggning
Tiden för värmebehandling anpassas efter godstjocklek
och stålets brottgräns
Stålets
Detaljens
Värmebehandling vid
brottgräns MPa godstjocklek mm 190-210oC timmar
1000-1150

1150-1400

<12

Min 2

12-25

Min 4

>25

Min 8

<12

Min 4

12-25

Min 12

25-40

Min 24

>40

utprovas
13

Att tänka på
• Ta alltid in materialspecifikationer från
kund/konstruktion
• Undvik hydrogenbildande operationer för kritiska
material
• Värmebehandla både före och efter om hårda
material varmbearbetas
• Ytbehandla på så släta ytor som möjliga på
kritisika material

14


Slide 8

Hydrogen sprödhet

Göran Ahlin, Candor Sweden
Björn Erik Schaug, Candor Norge
1

Vad menas med hydrogensprödhet?
Den fysikaliska process som gör vissa metaller spröda på
grund att hydrogen tas upp av materialet.
Hydrogensprödhet I ett material kan förorsaka spröda brott
långt innan matrialets normala brottgräns.

2

Mekanism
• Startas av att väteatomer diffunderar in i
materialet
• I metallmatrisen (korngränserna) finns små
inneslutningar (voids) där väteatomerna kan
lagras.
• Vid en viss atomkoncentration bilds
vätgasmolekyler, varvid trycket i inneslutningen
ökar
• Trycket kan öka till nivåer där duktilitet och
utmattningshållfasthet kraftigt reduceras.
3

Hydrogen Embrittlement in carbon steel,
zinc plated part

4

Vilka material är känsliga?
• Stål med brottgräns >1000 MPa eller
hårdhet >30HRC (ca 300HV)
• Titanlegeringar
• Hårda aluminiumlegeringar

5

Riskprocesser
• Ytbehandlingsprocesser där vätgas bildas
– Elförzinkning
– Förnickling
– Betning
– Fosfatering

• Svetsning
• Korrosion
• Katodiskt skydd
6

Risk för hydrogensprödhet för olika
förzinkningsprocesser och förbehandlingar
– Surzink minst risk, cyanzink störst
– Kraftig betning - stor risk
– Anodavfettning – låg risk
– Katodavfettning – hög risk

7

Risk för brott för olika nickelprocesser

8

Utmattningshållfasthet för olika stål

Fler faktorer än hydrogensprödhet påverkar
ett ståls hållfasthetsegenskaper:
•
•
•
•
•

Ytstruktur- Ra värde
Materialtjocklek
Bearbetningsmetoder
Arbetstemperatur
Användningsmiljön
9

Ytbeskaffenhetens inverkan på utmattningshållfastheten hos
Aluminiumlegeringar
Process

Typ av
restspänning

Gjutning
•
alla
processer

Tryck och drag

Stor

Stelning, svalning

Varmbearbetni
ng
•
smidning
•
valsning
•
extruderin

Tryck och drag

Relativt liten

Svalning

Kallbearbetning
•
valsning
•
pressning
•
riktning

Tryck och drag

Skärande
bearbetning
• fräsning
• svarvning
• slipning

Drag nära ytan

Betydelse

Orsak till restspänningar

Mycket stor

Elastisk-plastisk deformation

Kan vara betydande,

Elastisk-plastisk deformation,
termisk påverkan

10

Andra typer av materialfel förorsakade av
ytbehandlingsprocessen - exempel

• Fördröjd blåsbildning i skiktet- kan bero på
gasinneslutningar i ytbehandlingsskiktet

• Blåsbildning i lackskikt – kan bero på fukt i
passiveringsskikt

• Zinksläpp i högströmområden – kan bero på för
höga strömtätheter

• Spröda metallskikt – kan bero på föroreningar I
baden

11

Värmebehandling
Före metallbeläggning
Stål med brottgräns >1000 kp/mm2 som
slipats eller maskinbearbetats bör
avspänningsbehandlas i 30-60 min 170210 OC

12

Värmebehandling efter metallbeläggning
Tiden för värmebehandling anpassas efter godstjocklek
och stålets brottgräns
Stålets
Detaljens
Värmebehandling vid
brottgräns MPa godstjocklek mm 190-210oC timmar
1000-1150

1150-1400

<12

Min 2

12-25

Min 4

>25

Min 8

<12

Min 4

12-25

Min 12

25-40

Min 24

>40

utprovas
13

Att tänka på
• Ta alltid in materialspecifikationer från
kund/konstruktion
• Undvik hydrogenbildande operationer för kritiska
material
• Värmebehandla både före och efter om hårda
material varmbearbetas
• Ytbehandla på så släta ytor som möjliga på
kritisika material

14


Slide 9

Hydrogen sprödhet

Göran Ahlin, Candor Sweden
Björn Erik Schaug, Candor Norge
1

Vad menas med hydrogensprödhet?
Den fysikaliska process som gör vissa metaller spröda på
grund att hydrogen tas upp av materialet.
Hydrogensprödhet I ett material kan förorsaka spröda brott
långt innan matrialets normala brottgräns.

2

Mekanism
• Startas av att väteatomer diffunderar in i
materialet
• I metallmatrisen (korngränserna) finns små
inneslutningar (voids) där väteatomerna kan
lagras.
• Vid en viss atomkoncentration bilds
vätgasmolekyler, varvid trycket i inneslutningen
ökar
• Trycket kan öka till nivåer där duktilitet och
utmattningshållfasthet kraftigt reduceras.
3

Hydrogen Embrittlement in carbon steel,
zinc plated part

4

Vilka material är känsliga?
• Stål med brottgräns >1000 MPa eller
hårdhet >30HRC (ca 300HV)
• Titanlegeringar
• Hårda aluminiumlegeringar

5

Riskprocesser
• Ytbehandlingsprocesser där vätgas bildas
– Elförzinkning
– Förnickling
– Betning
– Fosfatering

• Svetsning
• Korrosion
• Katodiskt skydd
6

Risk för hydrogensprödhet för olika
förzinkningsprocesser och förbehandlingar
– Surzink minst risk, cyanzink störst
– Kraftig betning - stor risk
– Anodavfettning – låg risk
– Katodavfettning – hög risk

7

Risk för brott för olika nickelprocesser

8

Utmattningshållfasthet för olika stål

Fler faktorer än hydrogensprödhet påverkar
ett ståls hållfasthetsegenskaper:
•
•
•
•
•

Ytstruktur- Ra värde
Materialtjocklek
Bearbetningsmetoder
Arbetstemperatur
Användningsmiljön
9

Ytbeskaffenhetens inverkan på utmattningshållfastheten hos
Aluminiumlegeringar
Process

Typ av
restspänning

Gjutning
•
alla
processer

Tryck och drag

Stor

Stelning, svalning

Varmbearbetni
ng
•
smidning
•
valsning
•
extruderin

Tryck och drag

Relativt liten

Svalning

Kallbearbetning
•
valsning
•
pressning
•
riktning

Tryck och drag

Skärande
bearbetning
• fräsning
• svarvning
• slipning

Drag nära ytan

Betydelse

Orsak till restspänningar

Mycket stor

Elastisk-plastisk deformation

Kan vara betydande,

Elastisk-plastisk deformation,
termisk påverkan

10

Andra typer av materialfel förorsakade av
ytbehandlingsprocessen - exempel

• Fördröjd blåsbildning i skiktet- kan bero på
gasinneslutningar i ytbehandlingsskiktet

• Blåsbildning i lackskikt – kan bero på fukt i
passiveringsskikt

• Zinksläpp i högströmområden – kan bero på för
höga strömtätheter

• Spröda metallskikt – kan bero på föroreningar I
baden

11

Värmebehandling
Före metallbeläggning
Stål med brottgräns >1000 kp/mm2 som
slipats eller maskinbearbetats bör
avspänningsbehandlas i 30-60 min 170210 OC

12

Värmebehandling efter metallbeläggning
Tiden för värmebehandling anpassas efter godstjocklek
och stålets brottgräns
Stålets
Detaljens
Värmebehandling vid
brottgräns MPa godstjocklek mm 190-210oC timmar
1000-1150

1150-1400

<12

Min 2

12-25

Min 4

>25

Min 8

<12

Min 4

12-25

Min 12

25-40

Min 24

>40

utprovas
13

Att tänka på
• Ta alltid in materialspecifikationer från
kund/konstruktion
• Undvik hydrogenbildande operationer för kritiska
material
• Värmebehandla både före och efter om hårda
material varmbearbetas
• Ytbehandla på så släta ytor som möjliga på
kritisika material

14


Slide 10

Hydrogen sprödhet

Göran Ahlin, Candor Sweden
Björn Erik Schaug, Candor Norge
1

Vad menas med hydrogensprödhet?
Den fysikaliska process som gör vissa metaller spröda på
grund att hydrogen tas upp av materialet.
Hydrogensprödhet I ett material kan förorsaka spröda brott
långt innan matrialets normala brottgräns.

2

Mekanism
• Startas av att väteatomer diffunderar in i
materialet
• I metallmatrisen (korngränserna) finns små
inneslutningar (voids) där väteatomerna kan
lagras.
• Vid en viss atomkoncentration bilds
vätgasmolekyler, varvid trycket i inneslutningen
ökar
• Trycket kan öka till nivåer där duktilitet och
utmattningshållfasthet kraftigt reduceras.
3

Hydrogen Embrittlement in carbon steel,
zinc plated part

4

Vilka material är känsliga?
• Stål med brottgräns >1000 MPa eller
hårdhet >30HRC (ca 300HV)
• Titanlegeringar
• Hårda aluminiumlegeringar

5

Riskprocesser
• Ytbehandlingsprocesser där vätgas bildas
– Elförzinkning
– Förnickling
– Betning
– Fosfatering

• Svetsning
• Korrosion
• Katodiskt skydd
6

Risk för hydrogensprödhet för olika
förzinkningsprocesser och förbehandlingar
– Surzink minst risk, cyanzink störst
– Kraftig betning - stor risk
– Anodavfettning – låg risk
– Katodavfettning – hög risk

7

Risk för brott för olika nickelprocesser

8

Utmattningshållfasthet för olika stål

Fler faktorer än hydrogensprödhet påverkar
ett ståls hållfasthetsegenskaper:
•
•
•
•
•

Ytstruktur- Ra värde
Materialtjocklek
Bearbetningsmetoder
Arbetstemperatur
Användningsmiljön
9

Ytbeskaffenhetens inverkan på utmattningshållfastheten hos
Aluminiumlegeringar
Process

Typ av
restspänning

Gjutning
•
alla
processer

Tryck och drag

Stor

Stelning, svalning

Varmbearbetni
ng
•
smidning
•
valsning
•
extruderin

Tryck och drag

Relativt liten

Svalning

Kallbearbetning
•
valsning
•
pressning
•
riktning

Tryck och drag

Skärande
bearbetning
• fräsning
• svarvning
• slipning

Drag nära ytan

Betydelse

Orsak till restspänningar

Mycket stor

Elastisk-plastisk deformation

Kan vara betydande,

Elastisk-plastisk deformation,
termisk påverkan

10

Andra typer av materialfel förorsakade av
ytbehandlingsprocessen - exempel

• Fördröjd blåsbildning i skiktet- kan bero på
gasinneslutningar i ytbehandlingsskiktet

• Blåsbildning i lackskikt – kan bero på fukt i
passiveringsskikt

• Zinksläpp i högströmområden – kan bero på för
höga strömtätheter

• Spröda metallskikt – kan bero på föroreningar I
baden

11

Värmebehandling
Före metallbeläggning
Stål med brottgräns >1000 kp/mm2 som
slipats eller maskinbearbetats bör
avspänningsbehandlas i 30-60 min 170210 OC

12

Värmebehandling efter metallbeläggning
Tiden för värmebehandling anpassas efter godstjocklek
och stålets brottgräns
Stålets
Detaljens
Värmebehandling vid
brottgräns MPa godstjocklek mm 190-210oC timmar
1000-1150

1150-1400

<12

Min 2

12-25

Min 4

>25

Min 8

<12

Min 4

12-25

Min 12

25-40

Min 24

>40

utprovas
13

Att tänka på
• Ta alltid in materialspecifikationer från
kund/konstruktion
• Undvik hydrogenbildande operationer för kritiska
material
• Värmebehandla både före och efter om hårda
material varmbearbetas
• Ytbehandla på så släta ytor som möjliga på
kritisika material

14


Slide 11

Hydrogen sprödhet

Göran Ahlin, Candor Sweden
Björn Erik Schaug, Candor Norge
1

Vad menas med hydrogensprödhet?
Den fysikaliska process som gör vissa metaller spröda på
grund att hydrogen tas upp av materialet.
Hydrogensprödhet I ett material kan förorsaka spröda brott
långt innan matrialets normala brottgräns.

2

Mekanism
• Startas av att väteatomer diffunderar in i
materialet
• I metallmatrisen (korngränserna) finns små
inneslutningar (voids) där väteatomerna kan
lagras.
• Vid en viss atomkoncentration bilds
vätgasmolekyler, varvid trycket i inneslutningen
ökar
• Trycket kan öka till nivåer där duktilitet och
utmattningshållfasthet kraftigt reduceras.
3

Hydrogen Embrittlement in carbon steel,
zinc plated part

4

Vilka material är känsliga?
• Stål med brottgräns >1000 MPa eller
hårdhet >30HRC (ca 300HV)
• Titanlegeringar
• Hårda aluminiumlegeringar

5

Riskprocesser
• Ytbehandlingsprocesser där vätgas bildas
– Elförzinkning
– Förnickling
– Betning
– Fosfatering

• Svetsning
• Korrosion
• Katodiskt skydd
6

Risk för hydrogensprödhet för olika
förzinkningsprocesser och förbehandlingar
– Surzink minst risk, cyanzink störst
– Kraftig betning - stor risk
– Anodavfettning – låg risk
– Katodavfettning – hög risk

7

Risk för brott för olika nickelprocesser

8

Utmattningshållfasthet för olika stål

Fler faktorer än hydrogensprödhet påverkar
ett ståls hållfasthetsegenskaper:
•
•
•
•
•

Ytstruktur- Ra värde
Materialtjocklek
Bearbetningsmetoder
Arbetstemperatur
Användningsmiljön
9

Ytbeskaffenhetens inverkan på utmattningshållfastheten hos
Aluminiumlegeringar
Process

Typ av
restspänning

Gjutning
•
alla
processer

Tryck och drag

Stor

Stelning, svalning

Varmbearbetni
ng
•
smidning
•
valsning
•
extruderin

Tryck och drag

Relativt liten

Svalning

Kallbearbetning
•
valsning
•
pressning
•
riktning

Tryck och drag

Skärande
bearbetning
• fräsning
• svarvning
• slipning

Drag nära ytan

Betydelse

Orsak till restspänningar

Mycket stor

Elastisk-plastisk deformation

Kan vara betydande,

Elastisk-plastisk deformation,
termisk påverkan

10

Andra typer av materialfel förorsakade av
ytbehandlingsprocessen - exempel

• Fördröjd blåsbildning i skiktet- kan bero på
gasinneslutningar i ytbehandlingsskiktet

• Blåsbildning i lackskikt – kan bero på fukt i
passiveringsskikt

• Zinksläpp i högströmområden – kan bero på för
höga strömtätheter

• Spröda metallskikt – kan bero på föroreningar I
baden

11

Värmebehandling
Före metallbeläggning
Stål med brottgräns >1000 kp/mm2 som
slipats eller maskinbearbetats bör
avspänningsbehandlas i 30-60 min 170210 OC

12

Värmebehandling efter metallbeläggning
Tiden för värmebehandling anpassas efter godstjocklek
och stålets brottgräns
Stålets
Detaljens
Värmebehandling vid
brottgräns MPa godstjocklek mm 190-210oC timmar
1000-1150

1150-1400

<12

Min 2

12-25

Min 4

>25

Min 8

<12

Min 4

12-25

Min 12

25-40

Min 24

>40

utprovas
13

Att tänka på
• Ta alltid in materialspecifikationer från
kund/konstruktion
• Undvik hydrogenbildande operationer för kritiska
material
• Värmebehandla både före och efter om hårda
material varmbearbetas
• Ytbehandla på så släta ytor som möjliga på
kritisika material

14


Slide 12

Hydrogen sprödhet

Göran Ahlin, Candor Sweden
Björn Erik Schaug, Candor Norge
1

Vad menas med hydrogensprödhet?
Den fysikaliska process som gör vissa metaller spröda på
grund att hydrogen tas upp av materialet.
Hydrogensprödhet I ett material kan förorsaka spröda brott
långt innan matrialets normala brottgräns.

2

Mekanism
• Startas av att väteatomer diffunderar in i
materialet
• I metallmatrisen (korngränserna) finns små
inneslutningar (voids) där väteatomerna kan
lagras.
• Vid en viss atomkoncentration bilds
vätgasmolekyler, varvid trycket i inneslutningen
ökar
• Trycket kan öka till nivåer där duktilitet och
utmattningshållfasthet kraftigt reduceras.
3

Hydrogen Embrittlement in carbon steel,
zinc plated part

4

Vilka material är känsliga?
• Stål med brottgräns >1000 MPa eller
hårdhet >30HRC (ca 300HV)
• Titanlegeringar
• Hårda aluminiumlegeringar

5

Riskprocesser
• Ytbehandlingsprocesser där vätgas bildas
– Elförzinkning
– Förnickling
– Betning
– Fosfatering

• Svetsning
• Korrosion
• Katodiskt skydd
6

Risk för hydrogensprödhet för olika
förzinkningsprocesser och förbehandlingar
– Surzink minst risk, cyanzink störst
– Kraftig betning - stor risk
– Anodavfettning – låg risk
– Katodavfettning – hög risk

7

Risk för brott för olika nickelprocesser

8

Utmattningshållfasthet för olika stål

Fler faktorer än hydrogensprödhet påverkar
ett ståls hållfasthetsegenskaper:
•
•
•
•
•

Ytstruktur- Ra värde
Materialtjocklek
Bearbetningsmetoder
Arbetstemperatur
Användningsmiljön
9

Ytbeskaffenhetens inverkan på utmattningshållfastheten hos
Aluminiumlegeringar
Process

Typ av
restspänning

Gjutning
•
alla
processer

Tryck och drag

Stor

Stelning, svalning

Varmbearbetni
ng
•
smidning
•
valsning
•
extruderin

Tryck och drag

Relativt liten

Svalning

Kallbearbetning
•
valsning
•
pressning
•
riktning

Tryck och drag

Skärande
bearbetning
• fräsning
• svarvning
• slipning

Drag nära ytan

Betydelse

Orsak till restspänningar

Mycket stor

Elastisk-plastisk deformation

Kan vara betydande,

Elastisk-plastisk deformation,
termisk påverkan

10

Andra typer av materialfel förorsakade av
ytbehandlingsprocessen - exempel

• Fördröjd blåsbildning i skiktet- kan bero på
gasinneslutningar i ytbehandlingsskiktet

• Blåsbildning i lackskikt – kan bero på fukt i
passiveringsskikt

• Zinksläpp i högströmområden – kan bero på för
höga strömtätheter

• Spröda metallskikt – kan bero på föroreningar I
baden

11

Värmebehandling
Före metallbeläggning
Stål med brottgräns >1000 kp/mm2 som
slipats eller maskinbearbetats bör
avspänningsbehandlas i 30-60 min 170210 OC

12

Värmebehandling efter metallbeläggning
Tiden för värmebehandling anpassas efter godstjocklek
och stålets brottgräns
Stålets
Detaljens
Värmebehandling vid
brottgräns MPa godstjocklek mm 190-210oC timmar
1000-1150

1150-1400

<12

Min 2

12-25

Min 4

>25

Min 8

<12

Min 4

12-25

Min 12

25-40

Min 24

>40

utprovas
13

Att tänka på
• Ta alltid in materialspecifikationer från
kund/konstruktion
• Undvik hydrogenbildande operationer för kritiska
material
• Värmebehandla både före och efter om hårda
material varmbearbetas
• Ytbehandla på så släta ytor som möjliga på
kritisika material

14


Slide 13

Hydrogen sprödhet

Göran Ahlin, Candor Sweden
Björn Erik Schaug, Candor Norge
1

Vad menas med hydrogensprödhet?
Den fysikaliska process som gör vissa metaller spröda på
grund att hydrogen tas upp av materialet.
Hydrogensprödhet I ett material kan förorsaka spröda brott
långt innan matrialets normala brottgräns.

2

Mekanism
• Startas av att väteatomer diffunderar in i
materialet
• I metallmatrisen (korngränserna) finns små
inneslutningar (voids) där väteatomerna kan
lagras.
• Vid en viss atomkoncentration bilds
vätgasmolekyler, varvid trycket i inneslutningen
ökar
• Trycket kan öka till nivåer där duktilitet och
utmattningshållfasthet kraftigt reduceras.
3

Hydrogen Embrittlement in carbon steel,
zinc plated part

4

Vilka material är känsliga?
• Stål med brottgräns >1000 MPa eller
hårdhet >30HRC (ca 300HV)
• Titanlegeringar
• Hårda aluminiumlegeringar

5

Riskprocesser
• Ytbehandlingsprocesser där vätgas bildas
– Elförzinkning
– Förnickling
– Betning
– Fosfatering

• Svetsning
• Korrosion
• Katodiskt skydd
6

Risk för hydrogensprödhet för olika
förzinkningsprocesser och förbehandlingar
– Surzink minst risk, cyanzink störst
– Kraftig betning - stor risk
– Anodavfettning – låg risk
– Katodavfettning – hög risk

7

Risk för brott för olika nickelprocesser

8

Utmattningshållfasthet för olika stål

Fler faktorer än hydrogensprödhet påverkar
ett ståls hållfasthetsegenskaper:
•
•
•
•
•

Ytstruktur- Ra värde
Materialtjocklek
Bearbetningsmetoder
Arbetstemperatur
Användningsmiljön
9

Ytbeskaffenhetens inverkan på utmattningshållfastheten hos
Aluminiumlegeringar
Process

Typ av
restspänning

Gjutning
•
alla
processer

Tryck och drag

Stor

Stelning, svalning

Varmbearbetni
ng
•
smidning
•
valsning
•
extruderin

Tryck och drag

Relativt liten

Svalning

Kallbearbetning
•
valsning
•
pressning
•
riktning

Tryck och drag

Skärande
bearbetning
• fräsning
• svarvning
• slipning

Drag nära ytan

Betydelse

Orsak till restspänningar

Mycket stor

Elastisk-plastisk deformation

Kan vara betydande,

Elastisk-plastisk deformation,
termisk påverkan

10

Andra typer av materialfel förorsakade av
ytbehandlingsprocessen - exempel

• Fördröjd blåsbildning i skiktet- kan bero på
gasinneslutningar i ytbehandlingsskiktet

• Blåsbildning i lackskikt – kan bero på fukt i
passiveringsskikt

• Zinksläpp i högströmområden – kan bero på för
höga strömtätheter

• Spröda metallskikt – kan bero på föroreningar I
baden

11

Värmebehandling
Före metallbeläggning
Stål med brottgräns >1000 kp/mm2 som
slipats eller maskinbearbetats bör
avspänningsbehandlas i 30-60 min 170210 OC

12

Värmebehandling efter metallbeläggning
Tiden för värmebehandling anpassas efter godstjocklek
och stålets brottgräns
Stålets
Detaljens
Värmebehandling vid
brottgräns MPa godstjocklek mm 190-210oC timmar
1000-1150

1150-1400

<12

Min 2

12-25

Min 4

>25

Min 8

<12

Min 4

12-25

Min 12

25-40

Min 24

>40

utprovas
13

Att tänka på
• Ta alltid in materialspecifikationer från
kund/konstruktion
• Undvik hydrogenbildande operationer för kritiska
material
• Värmebehandla både före och efter om hårda
material varmbearbetas
• Ytbehandla på så släta ytor som möjliga på
kritisika material

14


Slide 14

Hydrogen sprödhet

Göran Ahlin, Candor Sweden
Björn Erik Schaug, Candor Norge
1

Vad menas med hydrogensprödhet?
Den fysikaliska process som gör vissa metaller spröda på
grund att hydrogen tas upp av materialet.
Hydrogensprödhet I ett material kan förorsaka spröda brott
långt innan matrialets normala brottgräns.

2

Mekanism
• Startas av att väteatomer diffunderar in i
materialet
• I metallmatrisen (korngränserna) finns små
inneslutningar (voids) där väteatomerna kan
lagras.
• Vid en viss atomkoncentration bilds
vätgasmolekyler, varvid trycket i inneslutningen
ökar
• Trycket kan öka till nivåer där duktilitet och
utmattningshållfasthet kraftigt reduceras.
3

Hydrogen Embrittlement in carbon steel,
zinc plated part

4

Vilka material är känsliga?
• Stål med brottgräns >1000 MPa eller
hårdhet >30HRC (ca 300HV)
• Titanlegeringar
• Hårda aluminiumlegeringar

5

Riskprocesser
• Ytbehandlingsprocesser där vätgas bildas
– Elförzinkning
– Förnickling
– Betning
– Fosfatering

• Svetsning
• Korrosion
• Katodiskt skydd
6

Risk för hydrogensprödhet för olika
förzinkningsprocesser och förbehandlingar
– Surzink minst risk, cyanzink störst
– Kraftig betning - stor risk
– Anodavfettning – låg risk
– Katodavfettning – hög risk

7

Risk för brott för olika nickelprocesser

8

Utmattningshållfasthet för olika stål

Fler faktorer än hydrogensprödhet påverkar
ett ståls hållfasthetsegenskaper:
•
•
•
•
•

Ytstruktur- Ra värde
Materialtjocklek
Bearbetningsmetoder
Arbetstemperatur
Användningsmiljön
9

Ytbeskaffenhetens inverkan på utmattningshållfastheten hos
Aluminiumlegeringar
Process

Typ av
restspänning

Gjutning
•
alla
processer

Tryck och drag

Stor

Stelning, svalning

Varmbearbetni
ng
•
smidning
•
valsning
•
extruderin

Tryck och drag

Relativt liten

Svalning

Kallbearbetning
•
valsning
•
pressning
•
riktning

Tryck och drag

Skärande
bearbetning
• fräsning
• svarvning
• slipning

Drag nära ytan

Betydelse

Orsak till restspänningar

Mycket stor

Elastisk-plastisk deformation

Kan vara betydande,

Elastisk-plastisk deformation,
termisk påverkan

10

Andra typer av materialfel förorsakade av
ytbehandlingsprocessen - exempel

• Fördröjd blåsbildning i skiktet- kan bero på
gasinneslutningar i ytbehandlingsskiktet

• Blåsbildning i lackskikt – kan bero på fukt i
passiveringsskikt

• Zinksläpp i högströmområden – kan bero på för
höga strömtätheter

• Spröda metallskikt – kan bero på föroreningar I
baden

11

Värmebehandling
Före metallbeläggning
Stål med brottgräns >1000 kp/mm2 som
slipats eller maskinbearbetats bör
avspänningsbehandlas i 30-60 min 170210 OC

12

Värmebehandling efter metallbeläggning
Tiden för värmebehandling anpassas efter godstjocklek
och stålets brottgräns
Stålets
Detaljens
Värmebehandling vid
brottgräns MPa godstjocklek mm 190-210oC timmar
1000-1150

1150-1400

<12

Min 2

12-25

Min 4

>25

Min 8

<12

Min 4

12-25

Min 12

25-40

Min 24

>40

utprovas
13

Att tänka på
• Ta alltid in materialspecifikationer från
kund/konstruktion
• Undvik hydrogenbildande operationer för kritiska
material
• Värmebehandla både före och efter om hårda
material varmbearbetas
• Ytbehandla på så släta ytor som möjliga på
kritisika material

14