Untersuchungen mit der Elektronenstrahl-Mikrosonde über die Ursachen der Schweißgut-Inhomogenität beim Schweißen austenitischer Stähle

An mit hüllen- oder kerndrahtlegierten Elektroden mit 0,10% C, 7% Mn, 16 bis 19% Cr und 8% Ni hergestelltem austenitischem Schweißgut Untersuchungen mit der Elektronenstrahl-Mikrosonde über die Gleichmäßigkeit der chemischen Zusammensetzung und des Gefügeaufbaues des Schweißgutes. Zusammenhang zwischen den elektrodenseitigen Legierungsvorgängen, der Wechselwirkung Schlacke–Schweißbad und der Verteilung der Legierungselemente im Schweißgut. Einfluß der Schichtdicke, des Aufbaues und des Schmelzverhaltens der Hülle auf die Eigenschaften des Schweißgutes.     

Untersuchungen mit der Elektronenstrahl-Mikrosonde über die Ursachen der Schweißgut-Inhomogenität beim Schweißen unlegierter und niedriglegierter Stähle

Untersuchung mit der Elektronenstrahl-Mikrosonde über Verteilung des Kohlenstoffs und der Legierungselemente im Schweißgut von Auftrags- und Verbindungsschweißungen an 10, 20 und 45 mm dicken Blechen aus unlegiertem Stahl mit rd. 0,18% C, 0,25% Si und 0,50% Mn bei Verwendung von Schweißzusatzwerkstoffen mit 0,3 bis 4% Si, 0,4 bis 4% Mn, 0 bis 2% Cr, 0 bis 0,9% Mo und 0 bis 2% Ni. Zusammenhang zwischen der Primärseigerung und der Ferrit-Perlit-Zeiligkeit des Schweißgutes und ihre Beeinflussung durch die Schweißbedingungen, durch die Wärmeführung während und nach dem Schweißen und durch die chemische Zusammensetzung des Grund- und Schweißzusatzwerkstoffes.     

Eine verbesserte Einspannvorrichtung zur Prüfung von Stählen auf interkristalline Spannungsrißkorrosion mit Proben nach J. A. Jones

Entwicklung und Erprobung einer neuen Einspannvorrichtung für die Prüfung von Stählen auf ihr Verhalten gegenüber interkristalliner Spannungsrißkorrosion mit Proben nach J. A. Jones. Einfluß der neuen Prüfanordnung auf die Meßwerte für die Lebensdauer der Proben. Mit der verbesserten Einspannvorrichtung Schweißungen eines gegen interkristalline Korrosion beständigen 25 mm dicken Bleches mit rd. 0,15% C, 0,3% Si, 1,2% Mn mit erzsauer umhüllten, ein Schweißgut mit rd. 0,07% C, 0,25% Si, 0,7% Mn, 0,014 bis 0,027% P, 0,010 bis 0,019% S, 0,016 bis 0,039% N, 0,013 bis 0,053% As, 0,9% Cr, 0,09 bis 0,16% Cu, 0,5% Mo und 0,005 bis 0,038% Sn ergebenden Elektroden Untersuchung des Einflusses der Spurenelemente Arsen, Kupfer, Phosphor, Zinn und Stickstoff im Schweißgut auf die Standzeit in kochender Kalziumnitratlösung.     

Einfluß von Kohlenstoff,Stickstoff und Bor auf das Ausscheidungsverhalten eines austenitischen Stahles mit rd. 16% Cr, 2% Mo, 16% Ni und Niob

Zeitstand-, Korrosions- und Schweißversuche sowie metallographische und röntgenographische Untersuchungen an 12 Schmelzen mit einer Grundzusammensetzung von rd. 16% Cr, 2% Mo und 16% Ni, jedoch unterschiedlichen Gehalten an Kohlenstoff (0,023 bis 0,095% C), Stickstoff (0,029 bis 0,180% N), Bor (<0,0003 bis 0,0123% B) und Niob (0,40 bis 1,25% Nb) zur Erforschung des Einflusses kleiner Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung auf das Langzeitverhalten (Zeitstandfestigkeit, Langzeitversprödung), die Beständigkeit gegenüber interkristalliner Korrosion und die Schweißbarkeit. Ausführliche Erörterung der Ausscheidungsvorgänge.     

Zusammenhang zwischen dem Feuchtigkeitsgehalt basischer Schweißpulver und dem Gehalt an diffusiblem Wasserstoff im Schweißgut

Untersuchung des Wasserabgabe- und Wasseraufnahmeverhaltens an fünf Schweißpulvern – agglomerierte und erschmolzene – für das Verbindungsschweißen hochfester niedriglegierter Stähle. Kontinuierliche Erfassung des Wasserabgabeverhaltens bei Temperaturen von 150 bis 450°C. Klimaschrank mit kontinuierlicher Wägevorrichtung. Eindeutiger Zusammenhang zwischen dem Feuchtigkeitsgehalt und dem Gehalt an diffusiblem Wasserstoff im Schweißgut nur unter Berücksichtigung der Wasserbindungsart.     

Schwingfestigkeitsverhalten von martensitaushärtendem Stahl mit rd. 18% Ni, 8% Co und 5% Mo

Ermittlung des Verhaltens unter Kurzzeitschwingbeanspruchung und im Dauerschwingversuch, der Kennwerte im Zugversuch, im Kerbschlagbiegeversuch sowie der Bruchzähigkeit (K_lc-Wert) an martensitaushärtendem Stahl mit rd. 18% Ni, 8% Co und 5% Mo nach Lösungsglühen und Warmauslagern. Einfluß der Korngröße und des mikroskopischen Reinheitsgrades sowie von Oberflächenbehandlungen durch Sandstrahlen oder Nitrieren. Beurteilung der ermittelten Eigenschaften des Stahles im Hinblick auf seine Verwendung.     

Einfluß von Mangan auf die Umwandlungen im festen Zustand und Übertragbarkeit der Ergebnisse auf Schweißungen an Gußeisen mit Kugelgraphit

Messung der Temperaturänderung in Abhängigkeit von der Zeit in unterschiedlichen Abständen einer Schweißnaht von Platten aus Gußeisen mit Kugelgraphit. Nachahmung der dabei ermittelten Temperatur-Zeit-Folgen bei der Abkühlung von Probeplättchen aus Kugelgraphit-Gußeisen mit rd. 3,3 bis 3,6% C, 2,6 bis 2,9% Si und 0,007 bis 0,4% Mn, Gefügeuntersuchungen und Härtemessungen an den Plättchenproben. Einfluß von unterschiedlichen Haltezeiten im Austenitgebiet und Einfluß von Mangan auf den Übergang zu martensitischer Umwandlung; Vergleich der Ergebnisse mit Befunden an Schweißnähten.     

Der Einfluß des Umwandlungsverhaltens auf die Schweißeigenspannungen bei Stahl

Untersuchung des Schrumpfungs- und Umwandlungsverhaltens von Schweißproben aus austenitischem und hochfestem Grund- und Schweißzusatzwerkstoff. Messung von Eigenspannungen im Schweißnahtbereich. Erklärung der Eigenspannungen aus Temperaturverläufen und Härtemessungen im Schweißnahtbereich sowie aus Weg-Zeit-Aufschreibungen für das freie Ende einseitig eingespannter Schweißproben. Deutung der Umwandlungsvorgänge durch Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubilder.     

Die Erstarrungsfront beim Lichtbogenschweißen von Stahl in Abhängigkeit von den Schweißbedingungen

Erörterung der Grundlagen über die Primärkristallisation des Schweißgutes beim Lichtbogenschweißen unter besonderer Berücksichtigung des Einflusses der Schmelzbadform auf die Warmrißanfälligkeit. Unterpulverschweißen mit 15 und 50 cm/min Schweißgeschwindigkeit und 300 bis 700 A Stromstärke bei einer Lichtbogenspannung von 30 V für die Ermittlung der Erstarrungsfronten. Möglichkeiten zur Beeinflussung ihrer Form sowie Zusammenhang zwischen der Schmelzbadform und der Warmrißneigung der Schweißungen.     

Schweißtemperatur und Schweißeigenspannungen bei Großrohren

Errechnung der Temperaturverteilung beim Schweißen von Großrohren; Zusammenhang zwischen Temperaturfeld und Eigenspannungsfeld als Grundlage für die Errechnung der Schweißeigenspannungen im Rohr. Vergleich der errechneten, unerwartet hohen Druckspannungen in der Schweißnaht mit nach verschiedenen Verfahren gemessenen Spannungsarten, Folgerungen über die Zuverlässigkeit der Eigenspannungsermittlung mit dem Setzdehnungsmesser.     

Untersuchung zur Rißbildung im Schweißgut legierter Stähle mit Hilfe des instrumentierten Einspann-Schweißversuchs

Instrumentierte Einspann-Schweißversuche zum Einfluß der chemischen Zusammensetzung und des Gefügeaufbaus auf Reaktionskräfte und Rißverlauf des Schweißguts legierter Kohlenstoffstähle. Rißeinleitung durch Heißrisse im Endkraterbereich. Bevorzugtes Rißwachstum bei mittleren Kohlenstoffgehalten im Temperaturbereich der Zwischenstufenausscheidung. Bedeutung der Plastifizierung. Verzögertes Rißwachstum in Abhängigkeit von Kohlenstoff- und Chromgehalten.     

Einfluß von Temperatur und Haltedauer beim Spannungsarmglühen auf den Abbau innerer Spannungen und die mechanisch-technologischen Eigenschaften von Stahl 22 NiMoCr 3 7

An einer Bramme aus einer Schmelze des Stahles 22 NiMoCr 3 7 mit rd. 0,2% C, 0,6% Mn, 0,45% Cr, 0,6% Mo und 0,95% Ni Durchführung von Untersuchungen über den Einfluß der Temperatur und der Haltedauer beim Spannungsarmglühen auf die mechanischen Eigenschaften und den Abbau von inneren Spannungen durch Ermittlung der Kennwerte im Zugversuch bei 20 und 350 °C, der Übergangstemperatur im Kerbschlagbiegeversuch für Kerbschlagzähigkeiten von 27 J und 41 J und 50% Anteil an kristallinem Bruchgefüge sowie der Übergangstemperatur im Fallgewichtsversuch (NDT-Temperatur) an bei Temperaturen im Bereich von 450 bis 730 °C jeweils bis zu 100 h geglühten, der Bramme in Querrichtung entnommenen Proben. Härtemessungen in der Wärmeeinflußzone von IIW-Aufschweißproben nach entsprechenden Glühungen. Zeitstand-Zugversuche bei Temperaturen von 450 bis 730 °C mit unterschiedlicher Beanspruchungshöhe und -dauer bis zum Erreichen einer bleibenden Dehnung von wenigstens 0,2%. Erörterung der Ergebnisse mit Folgerungen, besonders für den durch die Verringerung der Härte und die Parameter im Zeitstandversuch mittelbar gekennzeichneten Abbau von inneren Spannungen sowie (hieraus resultierend) für eine vereinfachte Glühbehandlung von Schweißverbindungen.     

Austenitkornwachstum normalgeglühter und vergüteter Feinkornbaustähle in der Wärmeeinflußzone einer Schweißnaht

Es wird ein Modell zur rechnerischen Vorhersage der Austenitkorngröße in der WEZ einer Schweißnaht entwickelt. Grundlage des Modells ist das Gesetz des isothermischen Austenitkornwachstums. Es wird gezeigt, daß dieses Gesetz das isothermische Austenitkornwachstum normalgeglühter Feinkornbaustähle vom Typ StE 355 und StE 460 sowie vergüteter Feinkornbaustähle vom Typ StE 690 prinzipiell richtig beschreibt. In einem Computerprogramm wird dieses Gesetz mit dem Temperatur-Zeit-Verlauf des Schweißzyklus, der in kleine isothermische Abschnitte zerlegt wird, verknüpft. Dadurch wird es möglich, das isothermische Wachstumsgesetz der Berechnung der Austenitkorngröße in der WEZ einer Schweißnaht zugrundezulegen. Die Übereinstimmung zwischen berechneter und an realen Schweißnähten gemessener Austenitkorngröße ist gut. Mit Hilfe des entwickelten Modells werden der Einfluß der Spitzentemperatur, des Wärmeeinbringens, der Anfangsaustenitkorngröße und der Vorwärmtemperatur auf die Austenitkorngröße in der WEZ ermittelt. Für den Einfluß des Wärmeeinbringens wird eine Formel angegeben.     

Unterplattierungsrisse beim Schweißplattieren von Nickel-Chrom-Molybdän-Vanadin-Stählen

Am Beispiel eines Stahles mit 0,18% C, 0,42% Mn, 0,22% Si, 0,014% P, 0,018% S, 1,32% Cr, 0,45% Mo, 2,93% Ni und 0,08% V wurde gezeigt, wie sich die verschiedenen Ursachen der Bildung von Unterplattierungsrissen beim Unterpulverauftragschweißen mit austenitischen Bandelektroden bei hoher Streckenenergie getrennt untersuchen lassen. Mit Zugversuchen im Temperaturbereich des Aufschmelzens der Sulfide wurde anhand der Werte der Brucheinschnürung und der Größe dieses Temperaturbereiches der Einfluß der nichtmetallischen Verunreinigungen bewertet. In Kurzzeitkriechversuchen bei 500 bis 800°C an schweißsimulierend wärmebehandelten Proben wurde die kritische Beanspruchung ermittelt, die beim erneuten Aufheizen der Wärmeeinflußzone zur Rißbildung im Grobkornbereich führt. Das Zusammenwirken der verschiedenen Mechanismen bei gleichzeitiger Einwirkung hoher Schweißeigenspannungen wurde erörtert.     

Entwicklung,Eigenschaften und Anwendung von konventionell erzeugten hochstickstoffhaltigen austenitischen Stählen

Durch legierungstechnische Maßnahmen lassen sich mit konventionellen Verfahren (Elektrolichtbogenofen, AOD-/VOD-Anlage) hochstickstoffhaltige austenitische Stähle erzeugen, die im lösungsgeglühten Zustand beachtliche Eigenschaften aufweisen. Die Wirkungen des Stickstoffs sind eine Erhöhung der Festigkeit durch Mischkristallverfestigung (und Auscheidungshärtung bei Amagnit 3974 (X 3 CrNiMnMoNbN 23 17 5 3)), eine Erhöhung der Austenitstabilität, die Verzögerung von Ausscheidungsvorgängen sowie eine Verbesserung der Loch- und Spaltkorrosionsbeständigkeit. Nach der Entwicklung von hochfesten unmagnetischen Stählen führte die Legierungsoptimierung zu dem Werkstoff Remanit 4565 S (X 2 CrNiMnMoN 24 17 6 4), der bei hoher Festigkeit eine ausgezeichnete Beständigkeit in zahlreichen Medien aufweist. Aufgrund des günstigen Einflusses von Stickstoff weist dieser Stahl mit nur 4,5 % Molybdän eine höhere Wirksumme PRE und eine höhere Beständigkeit gegen Loch- und Spaltkorrosion auf als die gängigen 6%-Mo-Austenite. Das Schweißen der beschriebenen hochstickstoffhaltigen Stähle ist ohne besondere Vorkehrungen mit allen üblichen Verfahren möglich. Porenbildung tritt nicht auf. Mit dem empfohlenen Schweißzusatz Thermanit NimoC (SG-NiCr 20 Mo 15) lassen sich mit dem WIG- und dem UP-Schweißen an Remanit 4565 S (X 2 CrNiMnMoN 24 17 6 4) Verbindungen herstellen, die ebenso beständig gegen Loch- und Spaltkorrosion sind wie der Grundwerkstoff. Somit steht mit Remanit 4565 S (X 2 CrNiMnMoN 24 17 6 4) eine vielseitige wirtschaftliche Alternative zu 6 %-Mo-Stählen und Nickelbasislegierungen zur Verfügung.     

Gefüge und mechanische Eigenschaften eines ferritisch-austenitischen Stahles mit rd. 25% Chrom und 4% Nickel

An Stahl X 20 CrNiSi 25 4 mit 0,19% C, 1,17% Si, 0,90% Mn, 0,027% P, 0,008% S, 25,9% Cr, 0,19% Mo und 4,02% Ni mit Zugproben, DVM-Kerbschlagbiegeproben, Gefügebildern und mit der Härteprüfung Untersuchung des Einflusses der Abschrecktemperatur, Haltedauer bei der Abschrecktemperatur und Abkühlungsgeschwindigkeit, der Anlaßtemperatur und Anlaßdauer und des Kaltverformungsgrades auf die mechanischen Eigenschaften des Stahles bei Raumtemperatur.     

Einfluß des Gefüges auf die mechanischen Eigenschaften von Gußeisen mit rd. 3% C und 14% Cr für Walzen

Ermittlung der mechanischen Eigenschaften unterschiedlicher Bereiche gegossener Walzen mit 360 mm Ballendurchmesser und 200 mm Zapfendurchmesser aus drei Schmelzen eines Gußeisens mit rd. 3% C, 0,8% Si, 0,8% Mn, 0,14% P, 0,014% S, 14,2% Cr, 0,35% Mo und 0,5% Ni in zwei Wärmebehandlungszuständen. Zahlenmäßiger Zusammenhang zwischen der Biegefließgrenze und geeigneten Kennwerten für den Gefügezustand unter Bezugnahme auf die Beanspruchungsrichtung. Einfluß des Gefügezustandes auf das Formänderungsverhalten im statischen Biegeversuch.     

Entgasung von Metallschmelzen mit Blasenschwärmen

Mit dem bereits früher vorgestellten Simulationsmodell wird der Stofftransport durch Blasenschwärme untersucht, wobei die kontinuierliche Konzentrationsabnahme der im Bad gelösten Stoffe, der relative Gasgehalt der Schmelze und die Geschwindigkeit der Blasen im Schwarm zusätzlich berücksichtigt wurden. Dabei wurde festgestellt, daß aufsteigende Blasen keine stationäre Geschwindigkeit erreichen, sondern infolge des Stoffübergangs eine (fast konstante) Beschleunigung erfahren, die mit der Ergiebigkeit des Stoffübergangs größer wird. Der relative Gasgehalt ist infolge des Stoffübergangs deutlich größer als der reinen Spülgasmenge entspricht. Der zusätzliche wechselseitige Spüleffekt weiterer gasförmiger Stoffe in der Blase für die anderen in der Schmelze gelösten Gase wird mehrfach verdeutlicht. Der komplizierte wechselseitige Einfluß der operativen Parameter wie Gasdurchsatz und Außendruck sowie der Badzusammensetzung wird im System Stahl/Ar anhand des Stickstoffübergangs untersucht. Zwei weitere indirekte Beweise für die Güte des Modells werden durch Vergleiche der ermittelten mittleren Stoffübergangskoeffizienten mit Schrifttumskorrelationen und der Modellergebnisse für die Wasserstoffentfernung aus Aluminium mit Betriebsergebnissen für die SNIF- und ASR-Verfahren erbracht.     

Eigenschaften reiner Eisen-Silizium-Legierungen mit bis zu 5 % Si

Ermittlung der Korngröße, Dehngrenzen, Zugfestigkeit, Bruchdehnung, Brucheinschnürung, des Elastizitätsmoduls und der Übergangstemperatur der Kerbschlagzähigkeit an bei 930 °C geglühten sowie gealterten, im Vakuum-Induktionsofen erschmolzenen reinen Eisen-Silizium-Legierungen mit 0,002 bis 0,011% C und bis zu 5,1% Si, die borfrei waren oder 0,0002 bis 0,025% B enthielten. Ermittlung der Koerzitivfeldstärke an diesen W erkstoffen und an zonengeschmolzenen, bei 880 °C und teilweise bei 800 °C geglühten Proben.     

Einfluß der metallurgisch bedingten Inhomogenitäten von Schweißgut auf sein Zähigkeitsverhalten bei Temperaturen unter 0°C

Einfluß der Elemente Arsen, Antimon und Zinn auf das Zähigkeitsverhalten des Schweißgutes, hergestellt nach DIN 1913, Blatt 2, aus niedriglegierten Elektroden mit saurer und kalkbasischer Umhüllung. Untersuchung der Seigerungen und Konzentrationsschwankungen in den einzelnen Schweißlagen in Abhängigkeit von Vorwärmen und Wärmeeinbringen. Folgen für die Gefügeausbildung. Einfluß von Seigerung und Gefüge auf die Kerbschlagzähigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur.