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Zitieren Sie bitte immer diesen URN: urn:nbn:de:kobv:b43-581067

Segregation-induced grain-boundary precipitation during early stages of liquid-metal embrittlement of an advanced high-strength steel

  • Liquid-metal embrittlement (LME) of galvanized (Zn-coated) advanced high-strength steels is a long-known problem in materials science. Here we reveal the initial microstructural processes underneath the Zn-coating that lead to LME-microcrack initiation in the steel substrate. We track the microstructural evolution during the first tens of milliseconds and find pronounced signatures of Fe-Zn intermetallic precipitation in both ferrite grain boundaries and at internal ferrite-oxide phase boundaries. In concert with novel CALPHAD-integrated density-based thermodynamic modelling, we demonstrate that Zn-rich intermetallic phase-nucleation can occur at markedly low processing temperatures due to a segregation transition. We show that a small Znenrichment caused by Zn bulk-diffusion during the initial temperature rise in a joining process is sufficient to induce the segregation transition and subsequent nucleation of Fe-Zn intermetallic grain-boundary phases, which the experiments link toLiquid-metal embrittlement (LME) of galvanized (Zn-coated) advanced high-strength steels is a long-known problem in materials science. Here we reveal the initial microstructural processes underneath the Zn-coating that lead to LME-microcrack initiation in the steel substrate. We track the microstructural evolution during the first tens of milliseconds and find pronounced signatures of Fe-Zn intermetallic precipitation in both ferrite grain boundaries and at internal ferrite-oxide phase boundaries. In concert with novel CALPHAD-integrated density-based thermodynamic modelling, we demonstrate that Zn-rich intermetallic phase-nucleation can occur at markedly low processing temperatures due to a segregation transition. We show that a small Znenrichment caused by Zn bulk-diffusion during the initial temperature rise in a joining process is sufficient to induce the segregation transition and subsequent nucleation of Fe-Zn intermetallic grain-boundary phases, which the experiments link to crack initiation sites. These findings direct focus onto LME-controlling microstructural and thermodynamic phenomena at temperatures below the ductility trough and the austenite formation temperature.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Yuki IkedaORCiD, H.C. Ni, A. Chakraborty, H. Ghassemi-Armaki, J.M. Zuo, Reza Darvishi KamachaliORCiD, Robert MaaßORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Acta Materialia
Jahr der Erstveröffentlichung:2023
Organisationseinheit der BAM:5 Werkstofftechnik
5 Werkstofftechnik / 5.5 Materialmodellierung
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Elsevier Ltd
Jahrgang/Band:259
Aufsatznummer:119243
Erste Seite:1
Letzte Seite:12
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Grain boundaries; Liquid-metal embrittlement; Resistance spot welding; Steels
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Materialdesign
DOI:10.1016/j.actamat.2023.119243
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-581067
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY-NC-ND - Namensnennung - Nicht kommerziell - Keine Bearbeitungen 4.0 International
Datum der Freischaltung:04.09.2023
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:18.01.2024
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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