具有集成的铝扩散层和氧化铝层的构件的制作方法

本发明涉及一种具有由调质钢和/或低合金钢构成的组成部分的构件，其中组成部分设有铝扩散层和氧化铝层。本发明尤其也可以涉及一种紧固机构、如螺栓或螺母，所述紧固机构具有由调质钢和/或低合金钢构成的组成部分，所述组成部分设有铝扩散层和氧化铝层。

背景技术：

1、由金属构成的构件、尤其由调质钢和/或低合金钢构成的高强度的和超高强度的构件易受氢脆化的影响。氢脆化通过氢气进入到构件的金属结构中引起并且在构件受应力时引起晶间裂纹形成。所述现象称为氢引起的应力裂纹腐蚀。

技术实现思路

1、本发明所基于的目的在于，在由钢构成的构件中减少氢脆化从而减少氢引起的应力裂纹腐蚀的倾向。

2、所述目的借助根据权利要求1的具有由调质钢和/或低合金钢构成的组成部分的构件、根据权利要求2的紧固机构、根据权利要求8的用于制造构件的方法以及根据权利要求11的用途来实现。其它特征、实施方式以及优点由从属权利要求、说明书以及附图中得出。

3、本发明的一个方面涉及一种具有由调质钢和/或低合金钢构成的组成部分的构件，其中组成部分至少部分地用铝扩散层覆层并且在铝扩散层上施加有氧化铝层，其中铝扩散层的层厚度为1μm至200μm、优选2μm至100μm、特别优选3μm至20μm，其中铝扩散层关于铝扩散层的总重量具有从高于钢的铝份额的10重量％直至最大浓度的铝份额，其中铝扩散层中的铝份额朝向铝扩散层与氧化铝层之间的边界面从高于钢的铝份额的10重量％增加直至最大浓度，并且其中最大浓度为11重量％至60重量％。

4、本发明的另一方面可以涉及一种具有由调质钢和/或低合金钢构成的组成部分的构件，其中构件是紧固机构，其中由钢构成的组成部分具有和/或构成螺纹区域，其中组成部分尤其在螺纹区域中至少部分地用铝扩散层覆层并且在铝扩散层上施加有氧化铝层，其中铝扩散层的层厚度为1μm至200μm、优选2μm至200μm，其中铝扩散层关于铝扩散层的总重量具有从高于钢的铝份额的10重量％直至最大浓度的铝份额，其中铝扩散层中的铝份额朝向铝扩散层与氧化铝层之间的边界面从高于钢的铝份额的10重量％增加直至所述最大浓度，并且其中最大浓度为11重量％至60重量％。紧固机构适宜地是螺栓、尤其高强度的或甚至超高强度的螺栓，或螺母、尤其高强度的或甚至超高强度的螺母。

5、本发明的另一方面涉及一种用于制造具有由调质钢和/或低合金钢构成的组成部分的构件的方法，所述方法包括如下步骤：

6、a)提供具有由调质钢和/或低合金钢构成的组成部分的构件，

7、b)在400℃至1100℃的温度下在惰性气体气氛中将具有1μm至200μm的层厚度的铝扩散层施加在组成部分上，

8、c)在含氧气氛中将所述构件加热到700℃至1000℃至少10分钟，由此在铝扩散层上制造氧化铝层。

9、本发明的另一方面涉及根据本发明的构件用于减少氢脆化的用途。

10、令人惊讶地，根据本发明的铝扩散层结合氧化铝层作用到由调质钢和/或低合金钢构成的构件上，作为相对于通过扩散引起的氢气的进入的非常有效的屏障，并且由此提高构件相对于氢引起的应力裂纹腐蚀的抵抗性。此外，扩散过程从而铝扩散层的构成改进铝层在钢上的附着，因为铝层可以说与构件的钢生长在一起。

11、尤其在由低合金钢构成的、通常具有或经受高的以及也通常动态的轴向应力的紧固机构的情况下，降低氢引起的应力腐蚀是特别有利的和期望的，因为例如可以是螺栓或螺母的所述紧固机构对于许多组件是重要的。因此，例如紧固机构的失效、尤其高强度的或超高强度的螺栓的失效可能对于人或机器产生剧烈的后果，如例如在马达盖螺栓、桥接螺栓、气缸盖螺栓、底盘螺栓和/或电池紧固螺栓的情况下对于人或机器产生剧烈的后果。因此，本发明也可以涉及具有带有根据本发明的铝扩散层的构件、尤其紧固机构的车辆、马达、尤其气缸盖、底盘装置或电池装置或涉及建筑结构、尤其如桥，或涉及车辆。

12、有利地，由钢构成的组成部分在具有增加的切口效应(kerbwirkung)的区域中和/或在与具有增加的切口效应的区域相邻的区域中用铝扩散层覆层，尤其在螺纹的区域中，在头部、例如螺栓、切口或槽下方用铝扩散层覆层。具有增加的切口效应的区域尤其是如下区域：所述区域具有大于1.1、优选大于1.4、特别优选大于1.9并且最优选大于2.1的切口效应因数。因此，在螺纹、槽的区域中或在(螺栓)头部下方或在至螺栓头部的过渡部中，在本发明的意义上可有利地看出具有增加的切口效应的区域。在此，在与具有增加的切口效应的区域相邻的区域下方可看出与具有增加的切口效应的区域间隔开最大10mm、优选最大5mm以及特别优选最大2mm的区域。替选地优选地，在如下情况下也可以存在与具有增加的切口效应的区域相邻的区域：与具有增加的切口效应的区域相邻的区域与具有增加的切口效应的区域间隔开由钢构成的组成部分的最大主尺寸的最大10％、优选最大5％、特别优选最大2％。

13、所有已知的铝覆层方法和铝化方法均适合于制造铝扩散层，只要所述方法可以在400℃至1100℃的范围内的温度下执行，使得可以制造铝扩散层。热浸镀铝、化学气相沉积(cvd)和泥釉方法是优选的。化学气相沉积(cvd)是特别优选的。

14、铝在惰性气体气氛中通过400℃至1100℃的升高的温度扩散到钢的铁晶格(eisengitter)中，由此产生铝扩散层。尤其地，铝可以与铁反应，以便形成金属间相(所谓的铝化物相)。除了铁之外，当然还有钢的可能的合金组成部分扩散到含铝的层中。铝扩散层具有铝浓度朝向铝扩散层的表面增加的浓度梯度。在制造氧化铝层之后，所述表面是铝扩散层与氧化铝层之间的边界面。铁浓度在相同的方向上降低。此外，钢的可能的合金组成部分的浓度在所述方向上降低。表面和/或边界面尤其是以在远端与由钢构成的组成部分相对置或背离的方式限界铝扩散层的面。

15、在随后的构件在含氧气氛中的加热步骤中，铝在表面处氧化，并且在铝扩散层上构成氧化铝层(氧化步骤)。所述氧化铝层作用为附加的氢屏障并且也用作腐蚀保护。氧化铝层的表面本身又可以被覆层和/或所述表面例如可以是未被覆层的空的表面。换言之，表面可以露出或者通过覆层和/或通过另一构件覆盖。

16、铝扩散层在本发明的意义上被定义为由调质钢或低合金钢构成的组成部分的区域，所述区域关于铝扩散层的总重量具有从高于钢的铝份额的10重量％直至最大浓度的铝份额，其中最大浓度为10重量％至60重量％的铝。例如，如果所使用的钢不包含铝，则铝扩散层是具有10重量％的铝份额直至铝的最大浓度的层。在这种情况下，对于不具有铝份额的钢，铝扩散层中的铝浓度处于10重量％和60重量％之间。

17、如果构件的组成部分的钢是具有例如1重量％的铝份额的合金钢，则铝扩散层中的铝份额为11重量％直至最大浓度。如果表面处的最大浓度为60重量％，则铝扩散层中的铝份额为11重量％至60重量％。

18、优选地，氧化铝层以与铝扩散层直接接触的方式构成。换言之，如尤其已经描述的那样，在氧化铝层与铝扩散层之间不存在另外的层。有利地，铝扩散层或其边界面的至少90％、特别优选至少95％以及更特别优选至少99％通过氧化铝层覆盖。由此可以实现扩散层的特别好的和面状的屏蔽。

19、在本发明的意义上，由调质钢或低合金钢构成的组成部分尤其可以理解为，构件的至少一部分、即一定体积区域由调质钢或低合金钢构成。调质钢是通过调质处理、尤其以硬化和/或回火的形式获得或具有高抗拉强度和疲劳强度的钢。特别优选的是，构件的重量至少80％、优选至少90％以及更特别优选至少95％由调质钢或低合金钢构成或通过由调质钢或低合金钢构成的组成部分构成。由此可以实现构件、尤其紧固机构的特别好的机械强度。特别优选的是，为了提高机械强度，组成部分由钢一件式或多件式构成。“一件式”尤其可以理解为，至少一件式的部分在一个成型过程中实现和/或是连续的。

20、在本发明的意义上，用铝扩散层“覆层”理解为，由钢构成的组成部分在横截面中在外部具有铝扩散层。这尤其意味着，由钢构成的组成部分在至少一个空间方向上通过由无定形材料构成的牢固附着的层围边，所述层是铝扩散层。在此，覆层可以有利地对应于din 8580——尤其在2021年五月1日提交的版本中。

21、根据本发明，铝扩散层的厚度为1μm至200μm、优选2μm至100μm、特别优选3μm至50μm以及最优选3μm至20μm。铝扩散层的优选的实施方式的较小的厚度尤其在精确配合的构件中是有利的。优选地，氧化铝层直接施加在铝扩散层上。这意味着在铝扩散层与氧化铝层之间不存在其它层。

22、氧化铝层的产生尤其通过在含氧气氛中的加热步骤(氧化步骤)的持续时间和温度来确定。优选地，氧化铝层的厚度为1nm至5000nm(纳米)、优选100nm至2000nm、特别优选500nm至1000nm。借助所述层厚度，实现相对于氢气的进入的特别有效的屏障从而实现氢脆化的特别有效的减少。

23、只要上侧或下侧具有不平坦性，则铝扩散层和氧化铝层的“层厚度”被理解为平均的层厚度。为此，对层厚度进行至少三次测量、优选6至8次测量，并且求取测量值的算术平均值。

24、借助本发明，通过由铝扩散层和氧化铝层构成的组合来实现相对于氢气的进入的屏障作用。铝扩散层的层厚度与氧化铝层的层厚度的0.2至2000000的、更优选0.5至2000的比例已被证明为是有利的。所述层厚度比例引起氢脆化的特别有效的减少，同时将铝扩散层出色地保持在低合金钢和/或经调质处理的钢上，并且引起耐久的、作为屏障有效的和耐腐蚀的氧化铝层。

25、铝扩散层中的铝的最大浓度为11重量％至60重量％。优选的是11重量％至50重量％，特别优选11重量％至35重量％，更优选12重量％至35重量％，还更优选15重量％至35重量％，尤其18重量％至30重量％。铝扩散层中的铝的所述最大浓度引起明显形成铁铝化物相(feal)，其在避免氢脆化方面特别有效。

26、铝扩散层中的铝份额朝向铝扩散层与氧化铝层之间的边界面增加。在此，所述增加从高于钢的铝份额的10重量％直至最大浓度、例如11重量％至60重量％来实现。优选地，铝扩散层中的铝份额朝向铝扩散层与氧化铝层之间的边界面垂直地增加。还优选的是，铝扩散层中的铝份额朝向铝扩散层与氧化铝层之间的边界面垂直地增加。在铝扩散层中优选地构成金属间相，所述金属间相优选地是金属间的铁铝化物相(feal)。所述金属间的铁铝化物相优选地以如下方式构成：将铝扩散层中的铝的最大浓度设定在优选范围内，例如将铝扩散层中的铝的最大浓度设定在11重量％至50重量％、特别优选11重量％至35重量％、更优选12重量％至35重量％、还更优选15重量％至35重量％、尤其18重量％至30重量％。

27、在本发明的一个优选的实施方式中，在制造铝扩散层时，可以根据覆层过程设定铝活性的控制，例如可以在浆料方法(slurry-verfahren)中将al粉末与si混合，以便降低al活性，或者在cvd方法中通过所谓的包覆混合物(packmischung)的比例(例如85重量％的填充剂al2o3，加上含卤素的活化剂(例如6％)、例如nh4cl和例如9％的al粉末)混合。所述方法引起金属间相的增强的构成，所述金属间相优选是金属间的铁铝化物相(feal)。

28、氧化铝层可以至少部分地构成构件的表面。为了使构件的表面进一步匹配于相应的使用目的，优选的是，在氧化铝层上还施加有另一层，优选地选自磨损保护层和滑动层。优选的是磷酸盐层和锌薄片，尤其当构件是紧固机构、有利地是螺栓或栓时，优选的是磷酸盐层和锌薄片。所述层尤其在改进摩擦特性方面是有利的。

29、构件的组成部分的钢是低合金钢和/或经调质处理的钢。在本发明的意义上，低合金钢理解为如下钢：关于钢的总重量，所述钢的合金元素的总份额、尤其合金元素cr、mo、v、ni、mn、al、b和ti的总份额不超过5重量％。因此，在本发明的意义上，术语“低合金钢”也包括非合金钢和微合金钢。在本发明的意义上，非合金钢理解为如下钢：关于钢的总重量，所述钢包含直至0.8重量％的碳和小于1重量％的锰。

30、在本发明的一个优选的实施方式中，构件的组成部分的也可以是非合金钢的低合金钢优选地涉及高强度的或超高强度的钢。尤其可以涉及低合金的经调质处理的钢。可以对低合金钢进行特别好的调质处理，并且同时或替选地，低合金钢提供特别高程度的强度，使得在此可以特别好地使用或实现通过本发明实现的优点、尤其在氢脆化方面的优点。

31、在本发明的一个优选的实施方式中，构件中的由钢构成的组成部分的组织至少大部分是马氏体的、贝氏体的和/或双相的(残余奥氏体、铁素体和/或马氏体)。优选地，分别关于由钢构成的组成部分的总重量，构件中的由钢构成的组成部分的组织至少80重量％、尤其至少90重量％是马氏体的、贝氏体的和/或双相的(残余奥氏体、铁素体和/或马氏体)。所述组织使根据本发明的构件具有特别高的强度和韧性。所述组织可以经受高的以及也通常动态的轴向应力，使得对于所述组织，减少氢脆化是特别有利的。铝扩散层中的组织可以与由钢构成的其余组成部分(所谓的基本材料)的组织不同。铝扩散层中的元素分布的特征有利地在于两种元素、即铁和铝的高浓度。根据由钢构成的组成部分的组成，其他合金元素可以作为溶解的元素或作为金属间的沉积物存在于铝扩散层中。

32、根据本发明的构件优选地是高强度的或超高强度的构件，尤其具有高于1000mpa、优选高于1200mpa、特别优选高于1400mpa以及更特别优选高于1600mpa的强度。优选的高强度的和超高强度的构件是高强度的或超高强度的螺栓或紧固机构、弹簧、板簧、碟形弹簧和链驱动装置、改型构件和/或结构构件。进一步或替选地优选地，根据本发明的构件、尤其高强度的或超高强度的构件优选地是焊接的构件、增材制造的构件或表面硬化的构件。恰好在焊接的构件的情况下，通过焊接产生高的氢脆化，使得恰好在此可以特别好地使用本发明。在表面硬化的构件的情况下，为了制造，构件附加地进行表面硬化，尤其通过渗碳、渗氮或氮碳共渗进行表面硬化。随后，构件于是如当前描述的那样设有铝扩散层。

33、改型的构件尤其理解为借助于改型步骤、尤其冷改型方法而改型的构件。恰好在改型构件、尤其冷改型的构件中，避免脆性、尤其氢脆化是特别有利的，因为在改型的构件中由于积聚的森林位错(waldversetzungen)已经存在一定程度的脆性。尤其当构件涉及承载负荷的构件时，存在在本发明的意义上的结构构件。所述结构构件尤其具有两个负荷引入部段和设置在负荷引入部段之间的传递区域，所述负荷引入部段有利地具有进行负荷引入的结构、例如安装凹槽或安装穿通部，所述传递区域可以将和/或将负荷、尤其弯曲负荷从一个负荷引入部段传递到另一负荷引入部段上。有利地，至少一个、优选所有负荷引入部段和/或传递区域在此配备有根据本发明的铝扩散层。构件的如下的构成恰好是特别有利的：钢具有高于1000mpa、优选高于1200mpa、特别优选高于1400mpa以及更特别优选高于1600mpa的强度，因为在所述强度等级中，氢脆化变得越来越关键，使得本发明可以在所述强度下充分发挥其优点。

34、在一个优选的实施方式中，本发明涉及具有由调质钢和/或低合金钢构成的组成部分的构件，

35、其中所述构件是紧固机构，

36、其中组成部分具有和/或构成螺纹区域和/或杆区域，

37、其中组成部分至少部分地、尤其在螺纹区域和/或杆区域中、用铝扩散层覆层并且在铝扩散层上施加有氧化铝层，其中铝扩散层的层厚度为1μm至200μm，

38、其中铝扩散层关于铝扩散层的总重量具有从高于钢的铝份额的10重量％直至最大浓度的铝份额，

39、其中铝扩散层中的铝份额朝向铝扩散层与氧化铝层之间的边界面从高于钢的铝份额的10重量％增加直至最大浓度，并且最大浓度为11重量％至60重量％，其中构件是高强度的或超高强度的构件。

40、根据本发明的紧固构件尤其可以是力配合的紧固机构，如螺栓、栓或螺母。力配合的紧固机构的特征尤其在于，所述力配合的紧固机构具有用于张紧或紧固的螺纹部段、尤其带有外螺纹或内螺纹的螺纹部段。例如，螺纹部段因此可以是外螺纹或内螺纹。有利地，所述螺纹部段在此引入在紧固机构的由钢构成的组成部分中。换言之，由钢构成的组成部分可以具有螺纹部段，所述螺纹部段可以用在上文中和下文中描述的铝扩散层覆层。适宜地，螺纹部段的尤其至少三个、优选至少五个以及特别优选所有螺纹线用铝扩散层覆层。有利地，至少远端的端部螺纹线在此是用铝扩散层覆层的螺纹线。端部螺纹线在此尤其是构成螺纹部段的端部或构成螺纹部段的端部区域或螺纹尾部的螺纹线。替选地或附加地优选地，铝扩散层也可以存在于杆区域中。杆区域尤其是紧固机构的如下区域：所述区域处于头部尤其螺栓头部与紧固机构的螺纹部段之间并且将所述头部和所述螺纹部段彼此机械地连接。优选地，杆区域可以无螺纹地构成和/或构成为柱形的部段。在此，杆的直径可以小于或等于螺纹部段中的螺纹直径。通过——如在上文中和下文中描述的那样——在杆区域中施加或构成铝扩散层，根据本发明，紧固机构的机械特性可以在那里受到积极影响。螺栓有利地涉及高强度的或超高强度的螺栓。

41、根据本发明的构件中的由钢构成的组成部分至少部分地用铝扩散层覆层，即组成部分部分地或完全地用铝扩散层覆层。

42、在本发明的一个特别优选的实施方式中，构件是高强度的或超高强度的螺栓。高强度的螺栓理解为具有至少800mpa的抗拉强度的螺栓。高强度的螺栓例如是强度等级为8.8、10.9和12.9的螺栓。在此，本发明的强度等级尤其对应于在其在2021年一月中有效的版本中的iso 898-1。超高强度的螺栓理解为具有尤其至少1200mpa和/或有利地1400mpa的抗拉强度的螺栓。超高强度的螺栓例如是强度等级12.8、12.9、14.8、14.9、15.8、15.9、16.8、16.9、17.8和12.8u、12.9u、14.8u、14.9u、15.8u、15.9u、16.8u、17.8u的螺栓。高强度的螺栓是至少是高强度的、但是也可以是超高强度的螺栓。优选地涉及具有高于1000mpa的强度的高强度的或超高强度的螺栓。在此特别优选的是具有铝扩散层的构件或螺栓的组成部分、螺栓的杆和/或螺纹区域，因为在螺栓的运行中恰好在此出现增加螺栓相对于氢脆化的易受影响性的强的动态负荷，所述氢脆化可以通过本发明防止或者至少明显降低。在此，螺栓可以具有带有工具作用面的头部，其中所述工具作用面尤其彼此构成内六角边缘或外六角边缘。特别优选的是，整个螺栓用铝扩散层覆层。

43、本发明也涉及一种用于制造根据本发明的构件的方法。根据本发明的用于制造具有由调质钢和/或低合金钢构成的组成部分的构件的方法包括如下步骤：

44、a)提供具有由调质钢和/或低合金钢构成的组成部分的构件，

45、b)在400℃至1100℃的温度下在惰性气体气氛中将具有1μm至200μm的层厚度的铝扩散层施加在组成部分上，

46、c)在含氧气氛中将构件加热到700℃至1000℃至少10分钟，由此在铝扩散层上制造氧化铝层。

47、步骤b)中的温度优选地为800℃至1000℃。

48、优选地，在加热步骤c)中加热至少15分钟、优选至少20分钟以及特别优选至少30分钟。还优选的是，加热进行10分钟至600分钟，更优选15分钟至400分钟以及最优选20分钟至180分钟。在步骤c)中加热到700℃至1000℃、优选800℃至1000℃、特别优选820℃至980℃，持续说明的时间段。

49、铝扩散层的施加优选地通过施加铝层的方式来进行，所述铝层然后在步骤b)的温度下、优选在400℃至1100℃的温度下构成铝扩散层。

50、因此，根据本发明的用于制造具有由调质钢和/或低合金钢构成的组成部分的构件的方法包括如下步骤：

51、a)提供具有由调质钢和/或低合金钢构成的组成部分的构件，

52、b)在400℃至1100℃的温度下在惰性气体气氛中将铝层施加在组成部分上，其中在组成部分上构成具有1μm至200μm的层厚度的铝扩散层，

53、c)在含氧气氛中将构件加热到700℃至1000℃至少10分钟，由此在铝扩散层上制造氧化铝层。

54、惰性气体气氛在本发明的意义上理解为相对于铝扩散层的铝反应缓慢的气体或气体混合物的气氛。优选的是包含小于1体积％的相对于铝反应性的气体、尤其包含小于1体积％的氧气的气体气氛。特别优选地，惰性气体气氛包括多于99体积％的氮气、氢气和/或惰性气体，例如氩气、氩气和氮气，或者氮气和氢气、例如氮气和5％至10％的h2。

55、本发明的一个优选的实施方式涉及一种用于制造构件的方法，其中所述构件是高强度的或超高强度的构件，所述方法包括如下步骤：

56、a)提供构件，其中构件是高强度的或超高强度的构件，其中所述构件是紧固机构，所述紧固机构具有和/或构成螺纹区域和/或杆区域，所述构件具有由调质钢和/或低合金钢构成的组成部分，

57、b)在400℃至1100℃的温度下在惰性气体气氛中在组成部分上、尤其在螺纹区域和/或杆区域中施加具有1μm至200μm的层厚度的铝扩散层，

58、c)在含氧气氛中将构件加热到700℃至1000℃至少10分钟，由此在铝扩散层上制造氧化铝层。

59、在加热步骤c)之后可以接着进行其他步骤、尤其调质步骤d)。然而，替选地或附加地，调质步骤也可以优选地在加热步骤c)期间和/或与所述加热步骤同时或一起进行。换言之，调质和加热/氧化可以在一个步骤中共同进行。由此可以实现氧化铝层的特别快速的和成本有利的制造。例如可以进行马氏体调质处理(优选地通过在油、空气和/或水中淬火)或(优选地在盐浴中)贝氏体化。马氏体调质处理或贝氏体化在常见的条件下进行。

60、因此，加热步骤c)可以是单独进行的加热步骤，例如在炉中单独进行的加热步骤，或者加热步骤可以在构件的调质步骤期间进行，例如在对钢进行奥氏体化时进行。优选地，加热步骤在对构件进行调质处理期间进行。

61、因此，在本发明的一个优选的实施方式中，用于制造根据本发明的构件的方法包括如下步骤：

62、a)提供具有由调质钢和/或低合金钢构成的组成部分的构件，

63、b)在400℃至1100℃的温度下在惰性气体气氛中将具有1μm至200μm的层厚度的铝扩散层施加在组成部分上，

64、c)在对构件进行调质处理期间，在含氧气氛中将构件加热到700℃至1000℃至少10分钟，由此在铝扩散层上制造氧化铝层。

65、上文中提及的步骤a)、b)和c)以所述顺序执行。

66、本发明也涉及根据本发明的构件用于避免或减少氢脆化的用途。所述用途优选地包括所描述的优选的构件用于避免或减少氢脆化、例如具有螺纹区域和/或杆区域的紧固机构的氢脆化的用途。这尤其涉及减少或避免例如在构件的常规使用时通过可能从外部进入的氢气引起的构件中的氢脆化。这例如当在腐蚀性的环境中使用根据本发明的构件、例如紧固机构时可以是这种情况。然后，根据本发明的铝扩散层结合氧化铝层特别有效地保护构件免受氢脆化的影响，其方式为：根据本发明的铝扩散层结合氧化铝层减少或防止氢气进入到构件中。

67、本发明的一个优选的实施方式涉及根据本发明的构件、尤其紧固机构在燃料电池或电池装置中的用途。在燃料电池或电池中经常产生相对大量的氢气，并且在此，根据本发明的铝扩散层结合氧化铝层可以特别有利地避免氢脆化。

68、本发明也涉及一种包括根据本发明的构件、尤其根据本发明的紧固机构的电池装置和/或燃料电池。在此，由于在电池装置或燃料电池中产生的相对大量的氢，特别有效地实现上文中描述的避免氢脆化的优点。

69、根据本发明的方法的上文中描述的有利的设计方案对于所述优选的方法也是有利的，对于尤其所提及的优选的和特别优选的层厚度、温度、加热持续时间和/或有利的构件等是有利的。

70、在加热步骤c)之前，由钢构成的组成部分的组织可以是铁素体的、铁素体-珠光体的、贝氏体的、gkz退火的或混合组织。在调质步骤d)之后，在一个优选的实施方式中，组成部分的组织可以是马氏体的、贝氏体的或铁素体-马氏体的或双相的(残余奥氏体、铁素体和/或马氏体)。

71、本发明也涉及一种具有由钢构成的组成部分的构件，所述构件可以按照根据本发明的方法获得。有利地，由钢构成的构件和/或组成部分也可具有关于方法的前述特征。

72、应理解，上文中提及的和下文中还要阐述的特征可以不仅以说明的组合形式，而且也以其他组合形式或以单独形式使用，而不会脱离本发明的范围。所提及的特征或多个特征的组合的优点仅是示例性的并且可以替选地或累积地起作用。本发明的不同实施方式的特征的组合或不同的权利要求的特征的组合可以与权利要求的所选择的引用不同。

73、用于层厚度确定的测量方法：

74、铝扩散层的层厚度优选地借助测微计来测量，例如借助于根据astm c664-10的方法(在如2020年公布的版本中，测试方法a)。为此，基本上测量在用铝扩散层覆层之前和之后的构件的厚度，并且从差中得出层厚度。

75、铝扩散层的厚度也可以通过如下方式来求取：在用铝扩散层覆层之后首先测量构件的厚度。随后去除铝扩散层，例如通过研磨去除铝扩散层，并且分析材料的组成，例如通过对被去除的材料进行化学分析或对保留的表面材料进行化学分析来分析材料的组成。作为分析方法例如可以使用湿化学方法、原子力显微法(afm)或能量色散x射线光谱法(eds、edx、edxs或xeds)。只要被去除的材料关于铝扩散层的总重量具有至少高于钢的铝份额的10重量％的铝份额，就去除材料。在去除铝扩散层之后，构件的表面上的钢的铝份额比高于钢的铝份额的10重量％略低，并且借助测微计重新测量构件的厚度。从差中得出铝扩散层的厚度。

76、替选地，可以借助于根据astm c664-10的方法(在如2020年公布的版本中，测试方法b)求取铝扩散层的层厚度。为此，基本上在横磨面(querschliff)中借助于光学显微镜确定层厚度。还可行的是，借助于能量色散x射线光谱(eds、edx、edxs或xeds)确定横磨面中的铝扩散层的层厚度。氧化铝层的厚度可以借助于扫描电子显微镜来求取。

77、具有铝扩散层的构件的制造通过借助于轴向冷整体改型(kaltmassivumformung)由基板材料钢制造构件来进行。在此，将初始材料以线圈的形式输送给改型机(umformmaschine)。经改型的产品具有螺栓的几何形状。随后施加铝扩散层。在施加覆层之后，将构件在含氧气氛中加热并且为了调质在850℃的温度上奥氏体化30分钟。

78、为了设定构件的期望的组织和机械特性，直接在奥氏体化之后执行淬火。在淬火过程期间，设定合适的组织结构。在扩散层内，所产生的材料根据其局部存在的al浓度而转变。所产生的构件具有1600mpa至1650mpa的抗拉强度。

79、铝扩散层对氢引起的应力裂纹腐蚀的影响的实验性评估如下：

80、在更高强度的钢材料中的氢引起的应力裂纹腐蚀的现象通常需要三个外部影响因素。所述三个外部影响因素是：

81、1.具有易受氢引起的应力裂纹腐蚀影响性的材料

82、2.构件中的高的机械拉应力或弯曲应力

83、3.环境中的氢供给

84、因此，其中可再现地映射两个其余因数的试验装置适用于评估在氢引起的应力裂纹腐蚀方面的材料性能。因此，为了评判，使用根据din en iso 7539-7的检验装置。

85、在此，根据din en iso 7539-7章节7.3按照“额定应力/应变曲线的积分”的评估证明是特别精确的。在任何情况下，为了表征，始终将由上述在环境中没有氢供给的状态中的影响因数构成的系统与具有环境中的氢供给的系统进行比较。在对“额定应力/应变曲线的积分”的特征值进行评估之后，对于两个状态中的每个状态得出通过构件吸收的总变形能量的值。借助于如下公式：

86、

87、从所求取的两个变形能量中确定所谓的he值。he值可以处于0和1之间。在此，he＝0的值意味着不影响材料特性，而he＝1意味着在没有负荷的情况下在氢气下失效(后者是理论上的极值并且在实际中是不可能的)。

88、通过确定没有氢负荷的参考值wbu的方式，对具有集成的铝扩散层的螺栓进行表征。所述参考值根据在仪器化的拉/压检验机中的具有0.00671/s的伸长速度的三个样品的平均值来求取。根据本发明的螺栓在暴露于氢气之后不显示强度的明显的下降，而未根据本发明覆层的螺栓显示这种下降。