Einflüsse des Phosphors auf die Interkristalline Spannungsrißkorrosion von Kohlenstoffstählen

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Abstract
Die Einflüsse des Phosphors auf die interkristalline Spannungsrißkorrosion wurde an Kohlenstoffstählen mit 0.15% C und 0.4% bzw. 2% Mn (Gew.‐%) untersucht. Die Phosphorgehalte betrugen 0.003%, 0.03% und 0.05%. Die Versuche erfolgten unter potentiostatischer Kontrolle mit konstanter Dehngeschwindigkeit (έ = 10−6/s) in 55% Ca(NO3)2 bei 75°C, 5 N NH4NO3 bei 75°C und 33% NaOH bei 120°C. Unterschiedliche Korngrenzenkonzentrationen des Phosphors ließen sich durch Veränderung der Glühzeiten bei 500°C einstellen. Die Korngrenzenkonzentrationen wurden nach Bruch der Proben im UHV‐System durch Analyse der interkristallinen Bruchflächen mit Hilfe der Auger‐Elektronenspektroskopie bestimmt.In den Nitratlösungen nimmt die relative Brucharbeit der Stähle, d.h. ihre Beständigkeit gegen Spannungsrißkorrosion, im Bereich des Korrosionspotentials (−300 mVH bis −50 mVH in Ammoniumnitrat und −80 mVH bis − 50 mVH in Calciumnitrat) mit steigendem Phosphorgehalt geringfügig ab. Es wird gezeigt, daß dieser Effekt auf den an den Korngrenzen angereicherten Phosphor zurückzuführen ist. Bei Potentialen oberhalb von etwa −50 mVH sind die relativen Brucharbeiten aller Stähle, unabhängig von ihrer Zusammensetzung und der Korngrenzensegregation sehr niedrig. Bereits bei unbelasteten Proben treten immer interkristalline Anrisse auf.In Natronlauge weisen alle Stähle die geringste Beständigkeit bei etwa −700 mVH auf. Dabei zeigt sich kein Einfluß der Phosphorsegregation. In beiden Potentialrichtungen nimmt die Brucharbeit zu, und ein negativer Einfluß des Phosphors wird sichtbar.In allen eingesetzten Elektrolyten beschränkt sich der negative Einfluß des Phosphors auf einen schmalen Potentialbereich. Im Bereich minimaler Brucharbeit hat die Korngrenzenkonzentration des Phosphors keinen Einfluß, denn hier sind die Stähle mit und ohne Phosphorsegregation sehr anfällig. Niedrige Phosphorgehalte in Kohlenstoffstählen können deshalb keine Beständigkeit gegen interkristalline Spannungsrißkorrosion garantieren, entscheidend sind die Umgebungsbedingungen, wie Potential und Elektrolyt.