Beiträge zur Kinetik der Kieselsäurereduktion

Beschreibung einer Meβanordnung zur Erfassung des Einflusses veränderter Transportwege des Sauerstoffs im flüssigen Metall bei der Reduktion einer festen Oxidprobe. Untersuchung der Reduktionskinetik reiner fester Kieselsäure in kohlenstoffgesättigten Nickelschmelzen im Temperaturbereich von 1410 bis 1710°C. Aussagen über den geschwindigkeitsbestimmenden Schritt an Hand von Versuchen mit Siliziumgehalten der Schmelze von 0,01 bis 18,2Gew.-% und Gasdrücken von < 10^–2 bis 370 Torr. Vergleichsversuche zur Kieselsäurereduktion mit kohlenstoffgesättigten Eisen- und Kupferschmelzen. Erörterung zur Übertragbarkeit der Versuchsergebnisse auf Betriebsverfahren.     

Die Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit von Stampfmassen aus Schmelzkalk (Kristallkalk)

Aufgabenstellung und kurze Übersicht über die Grundzüge der Verfahren zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit, Beschreibung einer neuen Apparatur zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit von Stampfmassen, die Wärmeleitfähigkeit von Stampfmassen aus Quarzit, Elektromagnesia und Schmelzkalk im ungesinterten und gesinterten Zustand, experimentelle Untersuchungen mit Infrarot-Photographien an Einkristallen aus Schmelzkalk, Hinweis auf die Bedeutung der Strahlung bei höheren Temperaturen.     

Zur Isolierung von Karbiden in Wolframstählen

Früher erreichte Ergebnisse einer potentiostatischen Isolierung von Zementit aus einem Kohlenstoffstahl mit 0,68% C. Verwendung von drei Wolframstählen mit 20 % und dreien mit 0,75% C sowie 0,8, 1,8 und 4,0% W für die potentiostatische Isolierung der Karbide aus Wolframstahl. Wärmebehandlung zur Erreichung einer Martensit-und Perlitstufenumwandlung. Ausbeute an Karbid und Bilanz für Kohlenstoff und Wolfram zwischen Stahl und Karbid. Zusammensetzung und Phasenanalyse der isolierten Karbide.     

Beitrag zur chemischen Aktivität der Elemente Phosphor,Schwefel, Silizium,Kupfer und Chrom in flüssigen kohlenstoffgesättigten Eisenlösungen

Ableitung einer Gleichung zur Berechnung der Aktivitätskoeffizienten eines Stoffes in Abhängigkeit von der Konzentration in kohlenstoffgesättigtem Eisen. Untersuchung der Löslichkeit von Phosphor und Schwefel zur Ermittlung der Aktivitätskoeffizienten. Vergleich der Ergebnisse mit den Rechenwerten. Auswertung von Schrifttumsangaben über die Systeme Eisen—Silizium—Kohlenstoff, Eisen—Kupfer—Kohlenstoff und Eisen—Chrom—Kohlenstoff und Vergleich des gemessenen und berechneten Zusammenhangs zwischen Aktivitätskoeffizient und Konzentration.     

Zum Entfestigungsvorgang in Baustählen bei Wechselbeanspruchung

Deutung des Entfestigungsvorgangs in normalgeglühten, unlegierten Baustählen während einer Wechselbeanspruchung mit Spannungsausschlägen unterhalb der Streckgrenze unter der Annahme einer spannungsinduzierten, gerichteten Diffusion von Zwischengitteratomen längs Versetzungslinien. Modellvorstellung zur Beschreibung des Entfestigungsablaufes. Ableitung einer Beziehung zwischen der Lastspielzahl bei beginnender Entfestigung und der angelegten Spannung. Überprüfung der Gültigkeit dieser Beziehung anhand von Versuchsergebnissen aus dem Schrifttum an dem Stahl St 52–3. Diffusionskonstante für die angenommene Bewegung von Zwischengitteratomen.     

Vorgänge bei der schnellen Erstarrung von Eisen mit gelöstem Sauerstoff und Schwefel

Heiztischuntersuchung der Vorgänge bei der schnellen Erstarrung von Eisen mit gelöstem Sauerstoff und Schwefel. Mit Hilfe von lonenaktivierung mit anschließender mikroautoradiographischer Analyse sowie mit Hilfe der Elektronenstrahlmikroanalyse Erzielung von Aussagen über das Mikroseigerungsverhalten von Sauerstoff und Schwefel. Ableitung einer Gleichung zur Beschreibung der Konzentrationsverhältnisse vor der Erstarrungsfront.     

Die Bestimmung des Wasserstoffgehaltes von flüssigem Stahl

Beschreibung der Probenahme von Stählen mit Eisengehalten größer als 95% aus Strangguß- und Blockgußkokillen und einer Apparatur zur Bestimmung des Wasserstoffgehaltes. Entnahme durch geschütztes Tauchen von Quarzgutrohren. Füllen in Tiefen bis zu 250 mm mit ferrostatischem Druck. Umgehung der Probenahme aus oberflächennahen Schichten des Stahlbades zur Vermeidung von Verlusten durch das bisher übliche Einsaugen des flüssigen Stahles in das Quarzgutrohr. – Wasserstoffbestimmung durch Warmauslagerung der Proben im Stickstoffträgergasstrom mit einer Wärmeleitfähigkeitszelle. Elektronische Integration der Meßspannung einer Thermistorbrücke über die Entgasungszeit der Probe.     

Ausscheidungsvorgänge während der Wärmebehandlung kupferhaltiger Stähle

Kupferzusätze in Stahl können in bezug auf Korrosionswiderstand und Festigkeit vorteilhaft sein. Es wurde der Einfluß von Kupfer auf die Korngröße, mechanische Eigenschaften und Mikrostruktur von quasi-binären Fe-Cu-Legierungen ermittelt. Der Verfestigungseffekt von Kupfer im abgeschreckten Stahl entsteht durch Kornverfeinerung, Mischkristallverfestigung (46 N/mm²/(% Cu)) und eventuell durch Ausscheidung von Kupfer während des Abkühlens. Es gilt einen linearen Zusammenhang zwischen Korngröße und Kupfergehalt. Zwischen einigen mechanischen Eigenschaften (Härte, Zugfestigkeit und Streckgrenze) und dem Kupfergehalt gilt aber nur ein linearer Zusammenhang, wenn keine Cu-Ausscheidung während des Abkühlens nach dem Lösungsglühen stattgefunden hat. Die eventuell auftretende Ausscheidungshärtung während der Abkühlung kann eine Erhöhung der Streckgrenze mit bis zu 130 N/mm² bewirken. Das Auftreten einer Ausscheidung während des Abkühlens wurde elektronenmikroskopisch nachgewiesen. Der theoretische Verfestigungsbeitrag wurde mit Hilfe dieser Messungen berechnet und stimmt gut mit den Ergebnissen überein. Mittels Jominy-Versuchen wurde die notwendige Abkühlungsgeschwindigkeit zur Vermeidung einer Ausscheidung wie folgt bestimmt: ln(Abk. Geschw.) [°C/s] = 1,98 · (% Cu) ? 0,08.     

Ultraschall-Ankoppelung an heiße Metalle durch Abkühlen der Oberfläche

Versuche und Rechnungen zur Ankoppelung von Ultraschall an heiße, metallische Prüfstücke durch Wasser. Ermittlung der höchsten, eine Ultraschallübertragung durch Wasser noch zulassenden Oberflächentemperatur. Ankoppelungszeiten in Abhängigkeit von Wasserdurchfluß, Wassertemperatur und Oberflächentemperatur. Beschreibung eines wirksamen Kühlverfahrens zur schnellen Ankoppelung an bewegte Prüfstücke bei hohen Temperaturen. Anwendung auf Stranggußknüppel mit einer Oberflächentemperatur von 1250 °C bei einer Prüfgeschwindigkeit von 3 m/min. Rißempfindlichkcit verschiedener Stähle gegenüber rascher Abkühlung.     

Messung von Karbidmengen und Größenverteilungen der Karbide in einigen Werkzeugstählen mit dem quantitativen Fernsehmikroskop

Beschreibung der Messung und Aufstellung von Summenhäufigkeitskurven der Karbidteilchendurchmesser und von Größenverteilungskurven der Anschnitte von Karbidteilchen in einer Schliffebene mit dem quantitativen Fernsehmikroskop. Errechnung von Kurven der räumlichen Größenverteilung. An einer Eisen-Kohlenstoff-Legierung mit 1,3% C, dem Schnellarbeitsstahl S 18-0-1 mit rd. 0,75% C, 4% Cr, 1,0% V und 18,0% W und dem Kaltarbeitsstahl X 40 Cr 13 mit rd. 0,4% C und 13,0% Cr Messung der Karbidmenge und der Anschnittverteilungskurven für verschiedene Austenitisierungsbedingungen sowie Errechnung von Kurven der räumlichen Größenverteilung zur Erforschung der Kinetik der Ausscheidung, Koagulation und Auflösung von Karbidteilchen.     

Automatisierte Ermittlung von Fließkurven und deren Darstellung durch eine empirische Beziehung mit Anpassung in vorgegebenen Bereichen der Formänderung

Beschreibung einer einfachen Versuchsanordnung zur Durchführung von kontinuierlichen Zylinderstauchversuchen mit automatischer Erfassung der Meßwerte. Vorschlag für nachgeschaltete elektronische Zusatzeinrichtungen zur automatischen Wiedergabe der Fließkurve durch eine beliebige empirische Beziehung mit rechnergestützter Anpassung in vorgegebenen Bereichen der Formänderung und Angabe des Korrelationskoeffizienten. Versuchsergebnisse für die Stähle RSt 37-1 und QSt 52-3 Cu 3 im warmgewalzten und im kaltverformten Zustand.     

Verformungsvorgänge bei der Rißbildung in weichem Stahl durch statische Beanspruchung und Zugschwellbeanspruchung

Zugschwellversuche mit und ohne anschließende statische Zugbeanspruchung zur Erzeugung von Rissen in Flachproben mit dem Querschnitt 50 mm x 20 mm aus einem unlegierten Stahl mit 0,11% C, 0,33% Si und 0,33% Mn. Sichtbarmachen der bleibend verformten Gefügebereiche in der Umgebung der Risse durch rekristallisierendes Glühen. Gegenüberstellung der verformten Bereiche auf der Probenoberfläche und in der Probenmitte. Vergleich mit den Verhältnissen bei der Ausbreitung von Sprödbrüchen nach den Vorstellungen der Bruchmechanik. Hinweise auf den Einfluß einer Auslagerung bei Raumtemperatur auf die Ausbildung der verformten Bereiche.     

Zweiparametergleichung zur Abschätzung der Kerbwirkung bei Stahlproben mit verschiedenen Kerbformen

Kritische Beurteilung bekannter Gleichungen zur Errechnung von Kerbwirkungszahlen. Ableitung einer Zweiparametergleichung unter Berücksichtigung der Stützwirkung durch zyklische Verfestigung und durch das Spannungsgefälle in kerbnahen Bereichen. Anwendung dieser Gleichung auf Proben mit Hohlkehlübergängen und Ringkerben. Vergleich mit Ergebnissen aus Versuchen an Stählen unterschiedlicher Zugfestigkeit. Genauigkeit verschiedener Formeln im Falle von Flachproben mit Innenkerben. Einfluß des Spannungsverhältnisses R = σ_min/σ_max auf die Kerbwirkung und auf die zyklische Verfestigung im Kerbgrund. Neue Vorstellungen zur Beurteilung der Kerbempfindlichkeit von Stählen.     

Erfassung von Gehalt und chemischer Zusammensetzung der σ-Phase in austenitischen Chrom-Nickel-Stählen mit rd. 18% Cr, 8% Ni und 2 bis 10% Mo

Potentiostatische Isolierung der σ-Phase in austenitischen Chrom-Nickel-Stählen mit rd. 18% Cr, 8% Ni und 2 bis 10% Mo nach unterschiedlichen Glühbehandlungen zur Erfassung von Gehalt und chemischer Zusammensetzung der σ-Phase. Vergleich der Ergebnisse mit licht- und elektronenmikroskopischen Gefügeaufnahmen zur Beurteilung der Entstehung der σ-Phase. Prüfung der Möglichkeit einer Zuordnung von Kerbschlagzähigkeit und Gehalt an σ-Phase.     

Einfluß der Carbidverteilung auf die Zeitstandfestigkeit niedriglegierter Chrom-Molybdän-Vanadin-Stähle

Zeitstandversuche an sechs Chrom-Molybdän-Vanadin-Stählen mit rd. 0,15% C, 0,5 bis 1,3% Cr, rd. 0,5% Mo und 0,2 bis 0,5% V in verschiedenen Wärmebehandlungszuständen bei 550 bis 625 °C bis zum Erreichen einer gleichbleibenden Kriechgeschwindigkeit im Sekundärbereich des Kriechens. Abgrenzung zweier Spannungsbereiche mit linearem Zusammenhang zwischen dem Logarithmus der Kriechgeschwindigkeit und dem Logarithmus der Spannung. Rechnerische Abschätzung der Grenzspannung zwischen diesen beiden Bereichen unter der Voraussetzung eines Kriechmechanismus nach dem Modell von Orowan. Elektronenmikroskopische Gefügeuntersuchungen an einem Vanadinstahl mit rd. 0,1% C und rd. 0,5% V. Nachweis von Kletterbewegungen der Versetzungen. Hinweise auf Wechselwirkungen der Versetzungen mit in der Grundmasse gelösten Fremdatomen. Einfluß des Teilchenabstandes im Bereich von 900 bis 2000 Å und des Teilchendurchmessers zwischen 300 und 700 Å bei großen Teilchenabständen auf die Kriechgeschwindigkeit. Vergleich mit bekannten Beziehungen zur Errechnung der Kriechgeschwindigkeit.     

Einfluß der Abkühlungsgeschwindigkeit beim Härten auf die Zähigkeit von Warmarbeitsstählen

Gefügeaufbau, Kerbschlagzähigkeit und mechanische Eigenschaften bei Raumtemperatur und erhöhten Prüftemperaturen von bei der Vergütung mit verschiedenen Abschreckgeschwindigkeiten gehärteten Warmarbeitsstählen. Einfluß von Anteilen an Zwischenstufe im Härtungsgefüge und der Stärke der Korngrenzenkarbidausscheidungen auf die Zähigkeit der Warmarbeitsstähle bei Raumtemperatur und erhöhten Temperaturen. Versuche zur Verbesserung der Zähigkeitseigenschaften besonders der Warmzähigkeit von bei der Vergütung mit verringerter Abkühlungsgeschwindigkeit gehärtetem Stahl X 30 WCrV 53 durch Erhöhung des Kohlenstoff-, Vanadin- und Chromgehaltes des Stahles.     

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.     

Modellmäßige Beschreibung des Temperaturfeldes eines Sinterprozesses

Im Rahmen einer Dissertation stellte sich die Aufgabe, die Partikelfiltration in einem Sinterprozeß modellmäßig zu beschreiben, der von Sinterabgas durchströmt wird. Dazu wurde ein Modell des Temperaturfeldes im Sinterprozeß entwickelt. Die Beschreibung dieses Temperaturmodells wird in dieser Arbeit ausführlicher als in der Dissertation dargestellt. Ausgehend von der Differentialgleichung für den Wärmetransport wird mit vorgegebenen, idealisierenden Modellannahmen eine analytische Lösung gefunden, mit der der örtliche und zeitliche Temperaturverlauf des Sinterprozesses berechnet werden kann. Beim Vergleich von gemessenen Temperaturdaten und berechneten Modellwerten wird eine gute Übereinstimmung festgestellt. Neben der Überprüfung von Parametereinflüssen ist das Modell auch zur Überprüfung von numerischen Modellansätzen geeignet.     

Beitrag zur Charakterisierung der Karbonitride in mikrolegierten Stählen

Zur genaueren Kennzeichnung von Karbonitriden, die in mikrolegierten Stählen auftreten, kann ein thermodynamisch abgeleitetes Mischungsmodell aus der Literatur zur Bestimmung der Stöchiometrie herangezogen werden. Im Fall von zwei metallischen Mikrolegierungselementen kann das Modell entsprechend erweitert werden, wenn eine starke thermodynamische Ähnlichkeit beider Mikrolegierungselemente vorhanden ist. Hiermit ist eine Beschreibung von vierkomponentigen Verbindungen in Stählen, die z. B. mit Nb und V legiert sind, möglich. Die Wechselwirkung der Karbonitride mit vorhandenen Aluminiumnitriden kann durch Betrachtung einer schrittweisen Aufteilung des Gesamtstickstoffgehaltes für jede erreichte Temperatur bearbeitet werden. Die Berechnung der Karbonitridverbindungen von drei mikrolegierten Stählen, die entweder nur mit Nb bzw. V sowie mit Nb und V legiert sind, zeigt bei Temperaturen oberhalb 900°C einen zunehmenden Austausch des Kohlenstoffs durch Stickstoff mit steigender Temperatur. Im Stahl, der mit Nb und V legiert ist und in dem vierkomponentige Nb,V-Karbonitride berechnet werden können, führt das gegenüber den reinen Nb-Karbonitriden zusätzlich vorhandene Vanadium zu einer Stabilisierung des Kohlenstoffgehaltes und – bei tiefen Temperaturen – des Karbonitrids allgemein. Zur weiteren Vereinfachung und eindeutigen Charakterisierung der Karbonitride können alle bei 900°C gebildeten Verbindungen als beständig angesehen werden. Durch sie wird das Kornwachstumsverhalten dreier unterschiedlicher Stähle sehr gut beschrieben, was insbesondere den Ansatz von vierkomponentigen Verbindungen im Stahl mit zwei metallischen Mikrolegierungselementen rechtfertigt.     

Beanspruchung und Trennbruchgefährdung dickwandiger Bauteile bei Zugbeanspruchung senkrecht zur Oberfläche

Spannungs- und Dehnungsverteilung in einem dickwandigen Blech bei örtlicher Zugbeanspruchung senkrecht zur Oberfläche. Größe und Richtung der Hauptspannungen und Hauptdehnungen. Darstellung eines Trennbruchkriteriums mit Hilfe der Werkstoffanstrengung, der mittleren Hauptspannung und von Werkstoff kenngrößen. Einfluß einer örtlichen Minderung der Trennfestigkeit auf die Anfälligkeit eines Bauteils gegenüber verformungsarmem Bruch. Anleitung zur Ermittlung des sprödbruchgefährdeten Bereichs des dickwandigen Bleches.