Einfluß kleiner Kaltverformungsbeträge und unterschiedlicher Alterungsbehandlungen auf die Kerbschlagzähigkeit allgemeiner Baustähle

Ermittlung der Kerbschlagzähigkeit-Temperatur-Kurven an sieben unlegierten Baustählen nach Kaltverformung um 0,5, 1, 2, 3 und 5%, nach Verformung um die gleichen Beträge und natürlicher Alterung (20 °C 5000 h) sowie künstlicher Alterung (300 °C 1 h). Kennzeichnung des jeweiligen Einflusses durch eine geeignete Übergangstemperatur. Folgerungen für Nachbehandlung kaltverformter und geschweißter Bauteile.     

Einfluß von chemischer Zusammensetzung und Gefüge auf die Übergangstemperatur der Kerbschlagzähigkeit warmfester Stähle

Ermittlung der Übergangstemperatur im Kerbschlagbiegeversuch für die Gefüge Ferrit–Perlit, Bainit, Martensit und Mischgefüge aus Bainit und Martensit bei den warmfesten Stählen 24 CrMo 5 und 24 CrMoV 55. Ermittlung der Carbidgröße und -form. Bedeutung der Carbidausscheidungen für die Lage der Übergangstemperatur.     

Einfluß der Kaltverformungsart und der natürlichen und künstlichen Alterung auf die Verschiebung der Übergangstemperatur der Kerbschlagzähigkeit allgemeiner Baustähle

Mit DVM-Proben aus den unberuhigt vergossenen Stählen USt 35.2 mit 0,135% C und 0,40% Mn und USt 37-1 mit 0,040% C und 0,34% Mn im normalgeglühten, im über Ac₃ geglühten und langsam (im Ofen) abgekühlten sowie im vergüteten Zustand, im 4, 7 oder 10% kalt verformten Zustand, im quer- und längsgestauchten, im gereckten sowie im gezogenen Zustand, nach viertel-, halb- und neunjähriger Auslagerung, im nicht angelassenen oder bei 250 °C 1 h angelassenen Zustand Aufnahme von Kerbschlagzähigkeit-Temperatur-Kurven zur Untersuchung des Einflusses der Wärmebehandlung, des Grades und der Art der Kaltverformung sowie der natürlichen und künstlichen Alterung auf die Kerbschlagzähigkeit. Folgerung für die Beurteilung der natürlichen Alterung allgemeiner Baustähle bei Raumtemperatur.     

Einfluß des Spannungszustandes und des Gefüges auf die Spaltbruchspannung von Baustählen

Kerbzug- und Biegeversuche mit den Stählen C 10 und C 75 bei tiefen Temperaturen. Einfluß der Kerbgeometrie auf das Bruchverhalten. Berechnung der Spannungsverteilung vor der Kerbe nach der Methode der finiten Elemente. Ermittlung der mikroskopischen Spaltbruchspannung . Berücksichtigung einer kritischen Strecke. Einflußgrößen auf die Spaltbruchspannung.     

Einfluß der Bainitausbildung auf die Zähigkeit von unlegierten Baustählen

Bei dem Zweikomponentengefüge Bainit sollte der Einfluß der Ausbildungsform auf die Zähigkeitseigenschaften, hier repräsentiert durch die Kerbschlagarbeit, untersucht werden. In Proben aus zwei Stählen, deren Zusammensetzungen den Sorten StE 690 bzw. StE 355 entsprechen, wurden durch unterschiedliche Wärmebehandlungen oder durch Variation des Mangangehaltes verschiedenartige Bainitstrukturen eingestellt. Es wurde gefunden, daß die Bainitstruktur einen sehr starken Einfluß auf die Temperaturlage der Kerbschlagarbeit-Temperatur-Kurven ausübt. Ein Übergang von feinnadeligem zu körnigem Bainit führt zu einer Verschiebung der Übergangstemperatur von über 100 K. Dieser starke Einfluß wird dadurch erklärt, daß bei nadeligem Bainit die Nadelbreite und bei körnigem Bainit die ehemalige Austenitkorngröße für die effektive Korngröße maßgebend sind.     

Der Einfluß des Kerbradius auf die Kollaps- und die Initiierungsgrenztemperatur schweißbarer Baustähle

Kollapsgrenztemperatur T_gy, Initiierungsgrenztemperatur T_i. Einfluß des Kerbradius bei verschiedenen Probengrößen, werkstoffmechanische Zusammenhänge. Einfluß des plastischen Spannungskonzentrationsfaktors, der Spaltbruchfestigkeit und der Streckgrenze auf T_gy. Abschätzung des Einflusses des Kerbradius und der Probengröße auf den plastischen Spannungskonzentrationsfaktor mit Hilfe der Fließlinientheorie und der Spannungen entsprechend dem HRR-Feld. Bedeutung der Ergebnisse für die Sicherheitsanalyse. T_i als Grenztemperatur für die Anwendung elastisch-plastischer Bruchmechanik hinsichtlich Initiierung und Wachstum stabiler Anrisse. Ermittlung von T_i mit gekerbten Proben, insbesondere bei Schweißverbindungen. Einfluß des Kerbradius auf Initiierungskennwerte.     

Zum Einfluß von Temperatur und Beanspruchungsgeschwindigkeit auf die Rißzähigkeit von Baustählen mit unterschiedlicher Festigkeit

Untersuchungen an zwei territisch perlitischen Stählen und an einem bainitischen Stahl mit Streckgrenzenwerten zwischen 330 N/mm² und 630 N/mm². Ermittlung der Rißzähigkeit K_lc in Abhängigkeit von der Temperatur bei Beanspruchungsgeschwindigkeiten zwischen dem quasistatischen Versuch und schlagartiger Beanspruchung. Meßtechnische Voraussetzungen für die Durchführung von Bruchmechanikversuchen bei hohen Beanspruchungsgeschwindigkeiten. Ermittlung der kritischen Rißaufweitung δ_c und Vergleich der an kleinen 1 CT-Proben ermittelten K_lc-Werte mit den Ergebnissen von 2 CT-Proben. Unterschiede zwischen den aus instrumentierten Kerbschlagversuchen ermittelten Ergebnissen und den an instrumentierten CT-Proben gemessenen K_ld-Werten. Darstellung der Rißzähigkeit K_lc in Abhängigkeit von der im Kerbgrund berechneten Dehngrenze.     

Einfluß von Gefüge und chemischer Zusammensetzung auf die mechanischen Eigenschaften unlegierter vergüteter Bandstähle

Ermittlung der Kennwerte im Zugversuch, des Verhaltens im Faltversuch und im Dauerschwingversuch (bei wechselnder Biegebeanspruchung) an Proben von Bandstahl mit rd. 0,55 bis 0,85% C, 0,3% Si und 0,55 bis 0,75% Mn nach Kaltwalzen und Glühen auf Gefüge mit unterschiedlicher Ferrit- und Zementitkorngröße und anschließendem Vergüten auf einheitliche Härte von rd. 50 H RC. Einfluß der Austenitisierungsbedingungen und des Gefüges nach Abschrecken von Austenitisierungstemperatur.     

Kerbschlagzähigkeit,Bruchaussehen und Übergangstemperatur einiger Baustähle nach verschiedenen Wärmebehandlungen

An einigen mit Silizium oder mit Silizium und Aluminium beruhigten und verschieden wärmebehandelten allgemeinen Baustählen und einem Vergütungsstahl ähnlich 41 Cr 4 Durchführung einer Näherungsrechnung zur Ermittlung der Kerbschlagzähigkeit-Temperatur-Kurven dieser Stähle mit Hilfe weniger an ISO-Spitzkerbproben und an DVM-Proben erhaltener Prüfwerte.     

Zum Einfluß von Temperatur und Dehngeschwindigkeit auf die Streckgrenze von Baustählen unterschiedlicher Festigkeit

Untersuchungen an vier ferritisch-perlitischen Stählen unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung und Korngröße sowie einem bainitischen Stahl mit Streckgrenzenwerten zwischen 200 und 630 N/mm². Ermittlung deroberen und unteren Streckgrenze im Temperaturbereich zwischen 77 und 370 K bei Dehngeschwindigkeiten zwischen dem quasistatischen und dem Schlagzugversuch . Auswertung der unteren Streckgrenze nach dem Modell des thermisch aktivierten Fließens.     

Einfluß von Schwefel und Mangan sowie der Abkühlbedingungen auf die Gefügestruktur und die Zähigkeitseigenschaften von Baustählen nach der Erstarrung aus der Schmelze

Einfluß der Mangan- und Schwefelgehalte auf die Zugfestigkeit, Brucheinschnürung sowie die Gefügestruktur von Baustählen mit 0,1 und 0,2 % C im Temperaturbereich von Liquidustemperatur bis 900 °C. Einfluß der Abkühlbedingungen aus der Schmelze auf die Kenngrößen zur Beurteilung der Innenrißanfälligkeit beim Stranggießen.     

Zum Einfluß von Temperatur und Dehngeschwindigkeit auf die Festigkeits- und Dehnungskennwerte von Baustählen mit unterschiedlicher Festigkeit

Untersuchungen an vier ferritisch perlitischen Stählen unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung und Korngröße sowie einem bainitischen Stahl mit Streckgrenzenwerten zwischen 200 N/mm² und 630 N/mm². Ermittlung von Zugfestigkeit, Streckgrenzenverhältnis, Verfestigungsexponent, Lüders-, Gleichmaß- und Bruchdehnung sowie Brucheinschnürung in Abhängigkeit von Temperatur und Dehngeschwindigkeit. Hinweise auf Spaltbruch oder plastische Instabilität bei hohen Dehngeschwindigkeiten. Ermittlung des Übergangs von isothermischen zu adiabatischen Versuchsbedingungen.     

Einfluß des Molybdängehaltes und der Gefügezusammensetzung auf die Zeitstandfestigkeit warmfester Chrom-Molybdän-Nickel-Vanadin-Stähle

Zeitstandversuche bis 30 000 h bei 500 und 550 °C an neun Versuchswerkstoffen mit rd. 0,30% C, 0,68% Mn, 1,25% Cr, 0,60% Ni und 0,35% V sowie mit 0,11, 0,30, 0,55, 0,86 und 1,15% Mo nach Wärmebehandlung wie im Kern von Turbinenwellen mit 150 bis 1200 mm Dmr. Einfluß des Molybdängehaltes auf die Zeitstandfestigkeit bei reinem Zwischenstufengefüge und bei zunehmenden Ferrit- und Perlitanteilen.     

Einfluß von Gefüge und chemischer Zusammensetzung auf die mechanischen Eigenschaften und die Verformbarkeit untereutektoidischer härtbarer Bandstähle im geglühten Zustand

Ermittlung der Streckgrenze, Zugfestigkeit, Bruchdehnung und des Verhaltens im Faltversuch an Proben aus Bändern von Stahl mit rd. 0,65% C und 0,45 bis 0,75% Mn oder 0,45 bis 0,85% C und 0,65% Mn nach unterschiedlicher Kaltwalz- und Glühbehandlung auf Gefüge mit verschiedener Ferritkorngröße und Zementitkorngröße und -flächendichte. Folgerungen über den Einfluß der chemischen Zusammensetzung und Gefügebeschaffenheit auf die mechanischen Eigenschaften im geglühten Zustand.     

Einfluß von Abkühlbedingungen und Verformungsgeschwindigkeit auf die Hochtemperatureigenschaften von Baustählen beim Stranggießen

Ausgehend von der erhöhten Rißanfälligkeit mikrolegierter Baustähle beim Stranggießen wurde in Heißzugversuchen nach vorangegangenem Aufschmelzen und Erstarren der Proben der Einfluß unterschiedlicher Gehalte an Niob, Vanadin und Titan, der Verformungsgeschwindigkeit und der Abkühlbedingungen bis auf Prüftemperatur auf die Hochtemperaturfestigkeit und -zähigkeit untersucht. Als Kenngrößen zur Beurteilung der Rißanfälligkeit beim Stranggießen wurden das Erstarrungsintervall ΔT sowie der Verlauf der Brucheinschnürung zwischen 800° und 1200°C ermittelt. Nb-Gehalte bis 0,05% sowie insbesondere abnehmende Umformgeschwindigkeiten bewirken eine deutliche Verschlechterung der Zähigkeit zwischen 1200°C und 800°C. Vanadin hat bis 700°C keinen, Titan nur geringen Einfluß. Die aus der Praxis bekannte unterschiedliche Rißanfälligkeit Nb-freier und Nb-haltiger Güten war nur durch Anpassung der Versuchsbedingungen an die bei der Abkühlung der Strangoberfläche vorliegenden zyklischen Abkühlbedingungen zu klären.     

Der Einfluß von Bariumoxid auf die Zähigkeit von Hochofenschlacken

Messung der Zähigkeit der Hochofenschlacken mit einem Massengehalt von 0 bis 14% BaO. Änderung der Aktivierungsenergie des viskosen Fließens mit steigendem Anteil an Bariumoxid. Veränderungen der Schlackenstruktur sowie Entmischungen und Abweichungen der chemischen Zusammensetzung in Mikrobereichen bei Erhöhung der Bariumoxidgehalte.     

Zusammenhang zwischen der Gefügezusammensetzung und dem Zähigkeitsverhalten hochfester Baustähle

Zugversuche und Kerbschlagbiegeversuche an einem hochfesten, schweißbaren Baustahl mit 0,19% C, 0,48% Si, 1,24% Mn, 0,013% P, 0,016% S, 0,016% N, 0,029% AI und 0,09%V im wasserabgeschreckten und im zusätzlich bei Temperaturen zwischen 500 und 650 °C angelassenen Zustand nach Austenitisieren bei 930 °C oder Teilaustenitisieren bei 750 °C. Licht- und elektronenmikroskopische Gefügeuntersuchungen. Deutung des Zähigkeitsverhaltens aufgrund der Ferritanteile und des Kohlenstoffgehaltes in dem martensitischen Gefügeanteil.     

Einfluß von chemischer Zusammensetzung und Herstellungsbedingungen auf die Rißanfälligkeit Te-Iegierter Automatenstähle

Heißzugversuche und begleitende metallkundliche Untersuchungen wurden durchgeführt, um Festigkeit und Zähigkeit von Automatenstählen beim Stranggießen und Warmumformen in der 1. Hitze durch geeignete Versuchsführung im Labormaßstab zu bestimmen. Dabei galt es, den Einfluß des Legierungselementes Tellur in Gehalten von 0–0,047% festzulegen. Es zeigte sich eine starke Abhängigkeit der Festigkeit, der Zähigkeit und des Bruchverhaltens von dem durch die Versuchsführung gegebenen Gefügezustand, der Prüftemperatur und der Zerreißgeschwindigkeit. Im Heißzugversuch nach partiellem Aufschmelzen der Proben ?in situ” zeigen alle untersuchten Stähle einen extrem starken Abfall der Brucheinschnürungswerte im Bereich des zweiten Zähigkeitsabfalls. Dieser wird auf eine Ausscheidung von z.T. flüssigen, sehwefelreichen Phasen, insbesondere auf den Austenitkorngrenzen, aufgrund abnehmender Schwefellöslichkeit und langsamer Mangandiffusion bei sinkender Temperatur zurückgeführt. Sensibilisierungsversuche im Temperaturgebiet der Warmumformung wurden an zuvor partiell aufgeschmolzenen Proben sowie an Proben im industriell erzeugten Gußzustand und im vorgewalzten Zustand der Stahlsorte 9 SMnPb 28 mit und ohne Tellur durchgeführt. Während die Festigkeitswerte keine Abhängigkeit vom Tellurgehalt zeigen, weisen sämtliche tellurlegierten Proben unterhalb von 1150°C deutlich niedrigere Brucheinschnürungswerte auf als die entsprechenden tellurfreien Varianten. Verantwortlich hierfür ist eine Flüssigmetallversprödung, die durch aufschmelzende Bleitelluride verursacht wird.     

Zum Temperatur- und Frequenzeinfluß auf die Wechselentfestigung von Baustählen

Beitrag zur Klärung der bei der Wechselentfestigung von Baustählen ablaufenden Vorgänge in Abhängigkeit von der Temperatur und der Beanspruchungsfrequenz. Vergleich der Versuchsergebnisse an dem Stahl Ck 10 im Temperaturbereich ± 70°C und bei Beanspruchungsfrequenzen zwischen 0,01 und 10 Hz mit den Aussagen eines Wechselentfestigungsmodells auf der Grundlage der spannungsinduzierten Diffusion von Kohlenstoffteilchenatomen entlang einer durch Teilchen verankerten Versetzung. Nachweis, daß der Wechselentfestigung von Baustählen ein thermisch aktivierbarer Prozeß zugrunde liegt, nämlich die spannungsinduzierte, gerichtete Diffusion von Kohlenstoffatomen entlang Versetzungen. Ermittlung der Diffusionskonstante für den im Versetzungsschlauch ablaufenden Prozeß in Abhängigkeit von der Temperatur.     

Einfluß hoher Abkühlungsgeschwindigkeiten auf die Härte von martensitischem Gefüge

Messung der Abkühlungszdauer an Punkten mit einem Abstand bis 6 mm von der Stirnfläche an Stirnabschreckproben. Nachweis des Einflusses der Abkühlungsgeschwindigkeit auf die Martensithärte von Einsatz- und Vergütungsstählen durch Härtemessungen an Plättchenproben und an Stirnabschreckproben bei Abständen von 0,5 bis 6 mm von der Stirnfläche. Einfluß von Nickel auf den Härteabfall mit abnehmender Äbkühlungsgeschwindigkeit.