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.     

Untersuchung der ausscheidungsinduzierten magnetischen Nachwirkung in Fe-N-Legierungen mit verschiedenen Ausscheidungsstrukturen

Es wurde eine Fe-80 Gew.ppm-N-Legierung nach verschiedenen Anlaßbehandlungen mit Hilfe der magnetischen Nachwirkung untersucht, um den Effekt der Ausscheidungsstruktur auf die schon früher gefundenen Relaxationsprozesse⁶) ^{bis 8}) zu bestimmen. Es wurden zwei Prozesse gefunden: I. Diffusion im Spannungsfeld der Ausscheidung mit den mittleren Aktivierungsparametern Die Atome im Spannungsfeld erreichen ihre Gleichgewichtslage durch weitreichende Diffusion. Da dieser Effekt – ähnlich der hydrostatischen Relaxation bei Koiwa²⁶) – nur bei bestimmten geometrischen Konfigurationen der Blochwände und der spontanen Magnetisierung stattfindet und außerdem die Diffusion durch Versetzungen behindert werden kann, verschwindet diese Relaxation bei zunehmender Ausscheidungsgröße. Sie geht dann über in einen zweiten Reorientierungsprozeß, der im Spannungsfeld abläuft. Dieser hat wegen der Wechselwirkung mit den Versetzungen eine im Vergleich zur Richter-Nachwirkung erhöhte Aktivierungsenergie (1,10 eV). Für die Bindungsenergie der Stickstoffatome an die Oberfläche der Ausscheidungen findet man Werte im Bereich 0,3 … 0,5 eV, wobei die Stärke der Bindung mit wachsender Ausscheidungsgröße zunimmt. Dies weist darauf hin, daß die Versetzungen die Ausscheidungsoberfläche stabilisieren. II. Reorientierung der Stickstoffatome in der Randzone der Ausscheidung mit den mittleren Aktivierungsparametern Die Aktivierungsparameter werden von der Ausscheidungsstruktur kaum beeinflußt, ihre Verteilungen werden jedoch bei stabilisierten Ausscheidungen schärfer.     

Thermochemische Kennwerte für die Reaktion,Mo + O2 ⇌ MoO2 sowie in Eisenschmelzen

Zusammenstellung von Schrifttumsangaben für die Änderung der freien Standardenthalpien der Reaktionen , Mo + O₂ ? MoO₂ und in Eisenschmelzen. Neubestimmung der Temperaturabhängigkeiten der Größen ΔG^oCr₂O₃, ΔG^oMoO₂ und ΔG^o_O im Eisen bei Temperaturen zwischen 1460 bzw. 1530 und 1725 °C. Nachweis der Anwendbarkeit der neu ermittelten thermodynamischen Funktionen durch EMK-Parallelmessungen an ThO₂ (Y₂O₃)- und ZrO₂ (MgO)-Festelektrolytzellen mit Cr-Cr₂O₃- und Mo-MoO₂-Referenzelektroden in Reineisenschmelzen bei 1600 °C. Ermittlung des Parameters p_e′ der Elektronenteilleitfähigkeit für einen teilstabilisierten ZrO₂-Festelektrolyten mit einem Stoffmengengehalt von 5% MgO.     

Darstellung komplexer Betriebsschlacken des LD-Verfahrens im Quasidreistoffsystem

Aus der Darstellung der Schlackenzusammensetzungen im Quasidreistoffsystem ist die Lage der Schlacken zur Kalksättigungslinie deutlich zu erkennen. Die Sublanzenschlacken lassen den Schlackenweg während der letzten Blasminuten erkennen, durch Bodenspülung und Nachspülen wird eine geringe Annäherung an die Kalksättigungslinie erreicht. Aus der Lage der Schlacken im Quasidreistoffsystem läßt sich der Einfluß der Temperatur auf den Verlauf der Kalksättigung entlang unterschiedlicher T-X-Schnitte bestimmen.     

Thermodynamic behaviour of zinc in Fe‐C and CaO‐FeO‐CaF2 slag at high temperatures

The distribution ratio of zinc between Ag‐Zn and Fe‐Zn alloys was measured to clarify the thermodynamic behaviour of zinc in Fe‐C melt at high temperatures. Also, the distribution ratio between Ag‐Zn alloy and CaO‐FeO‐CaF₂ slag was measured to understand the dissolution mechanism of zinc in molten slags. The activity coefficient of zinc in Ag‐Zn alloy was preliminarily measured as a fundamental thermodynamic data for the activity of zinc in Fe‐C melt. From the dependence of the activity coefficient of zinc in Fe‐C melts on temperature and carbon content, the following equation could be obtained at 1473 ‐ 1623 K: The distribution ratio of zinc between Ag‐Zn alloy and CaO‐FeO‐CaF₂ slag increased by increasing both the oxygen potential and slag basicity. The stoichiometric coefficients of the dissolution reaction were obtained by considering the relationship between zinc distribution ratio and slag basicity or oxygen partial pressure, when one of these two independent variables was fixed. The dissolution reaction of zinc into the slags could be described as follows:      

Phosphorus equilibrium between BaO-BaF2-MnO fluxes and ferro-manganese melts

The equilibrium distribution ratio of phosphorus between BaO-BaF₂-MnO slags and Mn(62–73%)-Fe-C_sat-P melts has been determined for different slag compositions, oxygen partial pressures and at 1573–1673 K. The results showed that with a certain content of BaO in the slags, the phosphorus distribution ratio increased with increasing oxygen partial pressure up to about 10^?17 atm. A high oxygen partial pressure resulted in a substantial oxidation of manganese from metal to slag. The phosphate capacity of BaO-BaF₂-MnO slags increased with the BaO content and decreased with the MnO content in the investigated slag composition range. A high temperature resulted in a low phosphorus distribution ratio. For a BaO(50%)-BaF₂(47%)-MnO(3%) slag, the effect of temperature on the phosphate capacity in the range of 1573–1673 K could be expressed as: (1) The heat of reaction: (2) was estimated to be ?1107 kJ/mole.     

Connection between diffusivity and activity coefficient

On the basis of linear nonequilibrium thermodynamics, the connection between diffusivity and activity interaction coefficients in melts was delineated and this relation can be expressed as the following mathematic formula: (1)     

Equilibrium between ammonia-hydrogen mixtures and the ε phase of iron

Foils made from pure iron with a porous structure were nitrided in mixtures of pure and entirely decomposed ammonia until constant weight was reached. The relationship between nitriding potential, temperature and concentration was measured in the ε region between 350 and 725°C and at concentrations between and . This relationship can be mathematically represented, if the ε phase is considered to be a subregular solution of nitrogen in hexagonal iron. From the Gibbs free energy of the nitrogen in the gas phase, the numerical relation and the parameters L′ = ? 600 000 + 775.6 T J/mole L″ = 1270000 ? 1423 T J/mole are deduced. The results of a calculation of the (γ + ε)/ε phase boundary using this equations are in accordance with an experimental measurement.     

Über das magnetische Verhalten einiger stabiler austenitischer Chrom-Nickel-Stähle im Bereich tiefer Temperaturen

Das magnetische Verhalten austenitischer Eisenwerkstoffe. Beschreibung der Meβeinrichtungen. Temperatur-abhängigheit der spezifischen magnetischen Suszeptibilität unterhalb Raumtemperatur bis herab zur Siedetemperatur des flüssigen Heliums bei den Stählen X 8 CrNiNb 16 13, X 8 CrNiMoVNb 16 13, X 8 CrNiMoNb 1616 und X 15 CrNiSi 25 20. Antiferromagnetisches Verhalten bei austenitischen Stählen. Theoretische Erörterung zum Antiferromagnetismus.     

Untersuchungen über die Umwandlung des Restaustenits in niedrig legierten Stählen mit rd. 1% C

Beschreibung eines Verfahrens zur röntgenographischen Messung des Restaustenitanteils mit geringem Zeitaufwand. Anwendung dieses Verfahrens auf die Ermittlung des Restaustenits von Stählen mit rd. 0,95 bis 1,0% C, 1,5 bis 1,85% Cr, 1,1% Mn oder 0,4% Mo nach Härten von 780 bis 980 °C. Ermittlung der zeit- und temperaturabhängigen Umwandlung des Restaustenits in Stählen mit rd. 1% C, 1,1% Cr und 0,65 bis 2,0% Mn nach Härten und Anlassen bei 220 bis 290 °C. Rechnerische Ansätze zur Beschreibung der zeitlichen Umwandlung des Restaustenitanteils.     

Thermodynamic behaviour of Cu in molten Fe‐C‐S alloys at high temperatures

The activity of Cu in molten Fe‐C‐S alloys at high temperatures was measured by a thermochemical equilibration technique. The effects of the contents of Cu, C, and S in the molten alloy as well as temperature on the activity coefficient of Cu in pure and carbon‐saturated iron were determined by measuring the distribution ratio of Cu between molten silver and Fe‐C‐S alloy melts. In molten pure iron and carbon‐saturated iron, the activity coefficient of Cu under infinite dilution, was measured as 11.0 and 28.5, respectively, at 1823K. The interaction parameters between Cu and Cu, S, C in the molten iron at 1823K were estimated: . The dependence of in molten Fe‐C alloy on temperature was determined as follows: pure iron: , carbon‐saturated iron: . Combining the effects of temperature and those of alloying components, the activity coefficient of Cu in the molten Fe‐C‐S alloy could be estimated as follows: .     

Ausscheidungsverhalten von nichtrostenden ferritisch-austenitischen Stählen mit höheren Molybdän-Gehalten

Ferritisch-austenitische Stähle mit Cr-Gehalten von 20 bis 28%, Nickel-Gehalten von ca. 5% und Molybdän-Gehalten zwischen 1,5 und 6% wurden auf ihr Ausscheidungsverhalten unter Berücksichtigung von Wärmebehandlungsquerschnitten bis 200 mm □ untersucht. Mit steigendem Molybdän-Gehalt nimmt die Ausscheidungsmenge zu. Die in den C-armen N-legierten Versuchsstählen dabei auftretenden Phasen sind

• – kubisches Nitrid des Typs CrN mit 40–80% Cr, bis zu 45% V+Nb und 20% Mo bezogen auf den metallischen Anteil (100%); die Phase wurde im Ferrit und auf Korn- und Phasengrenzen beobachtet,
• – hexagonales (CrMo)N_x mit ca. 80% Cr und 8% Mo, welches nur auf Korn- und Phasengrenzen vorliegt,
• – tetragonale Z-Phase (CrMo)₂Nb₂N₂ mit ca. 35% Cr, 45% Nb, 20% (V/Fe/Mo), die im Austenit fein und im Ferrit grob ausgeschieden vorliegt,

und eine kohärente MoFe-Phase im Austenit einiger Stähle. Im Gegensatz zu den IK-kritischen Carbiden des Typs Cr₂₃C₆ in den austenitischen und ferritischen Stählen binden die o.a. Nitridphasen vergleichsweise weniger Cr bzw. Mo ab, nicht zuletzt durch Einbau von V und Nb anstelle des Cr. Mit steigendem Wärmebehandlungsquerschnitt nimmt die Menge an Ausscheidungen erwartungsgemäß zu. In 0,2 μm Abstand von Nitriden wurden in Stählen mit Matrix-Gehalten von 27 bzw. 25% Cr auch bei größeren Querschnitten nur geringe Verarmungen von 5–6% Pkt. gemessen. Bei Mo-Gehalten von >5% wird bei Abkühlung größerer Querschnitte (200 mm □) σ-Phasenbildung beobachtet. Zudem wurde eine Fe-reiche kubische Phase eines bisher unbekannten Typs auf Korngrenzen beobachtet.     

Approaching (100)<0vw> by Rolling Directionally Solidified Silicon Steels

Based on the possible ability of strip casting to produce a (100)<0vw> fibre texture by directional solidification, experiments of rolling, annealing and magnetic measurement were performed on samples that were directionally solidified by other means. Samples with a final texture of strong (001) component were obtained in steels with 3 wt.% Si and 0.2 wt.% Al. A B₅₀ value of 1.71T was obtained in a as‐cast ring specimen. Starting samples have columnar grains with a diameter of about 1mm diameter tilted about 9°, on the average, relative to a perfect <100>//ND. Cold rolling produced the expected rotated cube (001)<>. Further processing steps led to the final texture mentioned above. The paper presents the texture evolution along the processing steps.     

Einfluß einer Kaltverformung auf die mechanischen Eigenschaften unberuhigter Rippenbetonstähle nach künstlicher Alterung

An zwei unberuhigten Thomasstählen mit rd. 0,05% C, rd. 0,50% Mn, 0,039 und 0,074% P, rd. 0,040% S und 0,009 und 0,014% N Untersuchungen zur Ermittlung des Einflusses der Art und des Grades der Kaltverformung sowie der Stahlbegleitelemente auf die mechanischen Eigenschaften nach einer künstlichen Alterung, der Änderungen der mechanischen Eigenschaften mit zu- oder abnehmendem Verhältnis der Seigerungsfläche zur Gesamtfläche, des Zähigkeitsverhaltens bei verschiedener Probenlage und des Härteverlaufs über den Querschnitt im ungealterten und gealterten Zustand.     

Beobachtungen bei der Aufkohlung und „irreversiblen‟ Umwandlung von Eisen-Chrom-Nickel-Kohlenstoff-Legierungen

Untersuchungen an den hitzebeständigen Stählen X 15 CrNiSi 20 12 und X 10 CrNi 25 20 über die während einer Aufkohlung erfolgenden Karbidreaktionen und die damit verbundenen Änderungen der Grundmasse. γ→α′-Umwandlung der beiden Stähle. Magnetische und metallographische Untersuchungen zur γ→α′-Umwandlung an Legierungen mit 0 bis 25% Cr und 5 bis 30% Ni. Einfluß von Chrom und Nickel auf die Lage des Martensitpunktes.     

A mathematical model for estimation of sulphide capacities of multi-component slags

The present work presents mathematical model for the estimation of sulphide capacities. The sulphide capacity, C_S is expressed as (1) where ΔG⁰ is the standard Gibbs energy change for the reaction, (2) ξ, being a function of both temperature and composition, is characterized by the system under consideration. By optimizing ξ, the sulphide capacities could be estimated as functions of temperature and composition. The slag composition is described using a modified Temkin approach, where complex polymeric ions are considered as dissociated to simple species. The model has been applied to the binary systems CaO-SiO₂, MnO-SiO₂ as well as the CaO-MnO-SiO₂ ternary system. The results show that reliable predictions of the sulphide capacities can be obtained using the present model.     

Solubility of calcium in Fe-Ca-Xi melts

The equilibrium experiments on liquid Fe-Ca-X_i were carried out in a high pressure induction furnace in dense CaO crucibles. The solubility of calcium, saturated with CaO, in iron was determined as a function of temperature under 10 bar argon pressure. In pure iron the maximum solubility of calcium at 1 600°C is 0.03 wt.%. The alloying elements silicon, aluminium and nickel remarkably increase the calcium solubility in iron, whereas manganese causes an almost negligible increase. Chromium significantly reduces calcium solubility. The opposite influence of chromium and nickel on calcium solubility is balanced in an 18/8 steel. The interaction parameters of the alloying elements in the solvent iron with respect to Raoultian standard state are as follows:      

Untersuchung des Verhaltens von Schwefel in kohlenstoffhaltigen Eisenschmelzen und der Wechselwirkung mit Kalk-Tonerde-Schlacke unter reduzierender Atmosphäre

Es wurde die Verteilung von Schwefel zwischen kohlenstoffhaltigen Eisenschmelzen und Schlacken des Systems CaO—Al²O³ bei Temperaturen bis 2000°C und ρ_co ≤ 1 bar untersucht. Es wird gezeigt, daß die Schwefelverteilung vom Partialdruck des Kohlenmonoxids und von der Temperatur abhängig ist. Für das System Eisen-Schwefel und ternäre Systeme mit Silicium und Mangan wurde die allgemeine Gesetzmäßigkeit für die Schwefelverdampfung in einem breiten Druckbereich von 10^?3 bis 10⁺³ mbar und bis 2000°C ermittelt. Es werden weiterhin unterschiedliche Mechanismen für die Entschwefelung diskutiert: Bei einem Druck von rd. 10^?3-10^?2 mbar ist die Diffusion durch die Diffusionsgrenzschicht in der Schmelze und bei 10^?1-10⁺³ mbar die Diffusion in der Gasgrenzschicht mit der chemischen Reaktion in der Gasphase geschwindigkeitsbestimmend. Im Druckbereich von 10^?2-10^?2 mbar existiert ein Zwischenbereich, in dem die Stoffübergangskoeffizienten in Schmelze und Gasphase gleiche Größenordnung besitzen.     

Solubility of nitrogen in austenitic FeCrMn alloys

The equilibrium solubility of nitrogen in austenitic iron-chromium, iron-manganese, and iron-chromium-manganese alloys with mass up to 20 % Cr and 18 % Mn was measured in the temperature range 1273 to 1473 K. The following interaction parameters were obtained: (1) Describing the effect of chromium and/or manganese on the nitrogen solubility by the excess term , the present measurements correspond satisfactorily to those of Hertzmann and Jarl and of Zheng in the system Fe-Cr-N, but they differ somewhat from values calculated by means of parameters published by Frisk. For the system Fe-Mn-N the present measurements correspond to measurements by Grabke et al. and to values calculated with parameters published by Qiu. Using parameters deduced from the present measurements in the austenitic Fe-Cr-Mn-N system similar nitrogen solubilities were calculated as Zheng had measured, but small deviations were found between the analysis by Qiu and this investigation.