Hydrogen effects in X30MnCrN16-14 austenitic steel

Chrome-manganese-nitrogen austenitic steels show a technically relevant combination of properties, i.e. high strength, high ductility, non magnetic and good corrosion resistance at costs being much lower compared to conventional chrome-nickel austenitic stainless steels which are widely used for hydrogen applications. Hydrogen environment embrittlement of steel X30MnCrN16-14 is investigated by slow displacement rate tensile testing in hydrogen atmosphere at 10 MPa and room temperature. Compared to the values in air, the elongation at fracture as well as the reduction of area are severely reduced in the presence of hydrogen. The microstructure is characterized in detail and the deformation modes are previously reported. It is assumed that the inherent planar deformation modes are facilitated by hydrogen resulting in premature failure.

Austenitische Stähle auf Basis Chrom-Mangan-Stickstoff kombinieren eine hohe Festigkeit mit hoher Duktilität, nicht magnetischen Eigenschaften und guter Korrosionsbeständigkeit. Dabei sind die Werkstoffkosten geringer als die konventioneller austenitischer Stähle auf Basis von Chrom und Nickel, welche als Standardwerkstoffe für Wasserstoffanwendungen gelten. Die Neigung zur Wasserstoffversprödung des Stahls X30MnCrN16-14 wird mithilfe von Zugversuchen mit langsamer Abzugsgeschwindigkeit in Wasserstoffatmosphäre bei einem Druck von 10 Mpa und Raumtemperatur untersucht. Im Vergleich zu den Werten in Luft sind beim Test in Wasserstoffatmosphäre die Bruchdehnung und die Brucheinschnürung stark reduziert. Das Gefüge des untersuchten Stahls wird detailliert charakterisiert und der Verformungsmechanismus wurde in anderen Publikationen identifiziert. Mit diesen Informationen kann geschlussfolgert werden, dass die inhärenten planaren Versetzungsbewegungen durch den Einfluss von Wasserstoff verstärkt werden, was zu einem frühzeitigen Versagen führt.