Bewertung der Ergebnisse von Großzugversuchen mit verschiedenen Versagenskonzepten

Anhand der Ergebnisse von Zugversuchen an mittengekerbten Großproben wurde das Konzept der plastischen Grenzlast, das Konzept von Burdekin-Dawes, die J-Design-Kurve nach Turner, das Konzept von Shih und Kumar, der Two-Criteria-Approach und das FAD nach Pellini überprüft und die Grenzen für die Anwendung aufgezeigt. Mit der plastischen Grenzlast können die Höchstlasten der Großproben abgeschätzt werden, wenn keine Niederspannungsbrüche auftreten. Entsprechend dem Pellini-Konzept wurden oberhalb NDT keine Niederspannungsbrüche beobachtet, wenn jeweils die NDT-Temperatur des Werkstoffbereichs als Bezugsgröße gewählt wurde, in den der Fehler eingebracht war. Mit dem Näherungsverfahren von Shih und Kumar ist bei voll duktilem Bruchverhalten eine Abschätzung der Höchstlastn der Großproben möglich, es ergaben sich aber nicht in jedem Fall konservative Vorhersagen. Mit den anderen untersuchten Konzepten ist eine Abschätzung der kritischen Spannungen und Fehlergrößen möglich, wenn die Werte für den Beginn einer stabilen oder instabilen Rißverlängerung aus dem Bruchmechanikversuch zugrunde gelegt werden.     

Erwärmung von Brammen und Knüppeln ohne Randentkohlung durch Kohlenstoffrestauration

Die Erwärmung von kohlenstoffreichem Stahl in oxidierenden Atmosphären führt zur Randentkohlung. Anhand eines vereinfachten mathematischen Modells wird nachgewiesen, daß die Randentkohlung unmittelbar im Anschluß an die Erwärmung wieder rückgängig gemacht werden kann. Das Wärmgut wird hierzu nach Erreichen der Ziehtemperatur in einer kohlenstoffabgebenden Atmosphäre wieder aufgekohlt. Das Verfahren wird als Kohlenstoffrestauration bezeichnet. Für die Guterwärmung kann ein weitgehend konventionell aufgebauter Wärmofen verwendet werden. Die Kohlenstoffrestauration findet in einem zweiten Ofen statt, dessen Atmosphäre durch Teilverbrennung geeigneter Brennstoffe erzeugt wird. Eine Wärmeübertragung an das Gut ist in diesem Ofen nicht vorgesehen. Die Brennstoffe müssen so zusammengesetzt sein, daß bei ihrer Teilverbrennung erstens eine ausreichende thermische Enthalpie freigesetzt wird, mit der die Atmosphäre auf die Wärmguttemperatur erwärmt und Wärmeverluste ausgeglichen werden können und daß zweitens das teilverbrannte Gas noch aufkohlend gegenüber dem randentkohlten Stahl wirkt. Es wird gezeigt, daß Brennstoffe mit einem Atomverhältnis von Wasserstoff zu Kohlenstoff von H/C < 2 beide Bedingungen im allgemeinen gleichzeitig erfüllen. Wärmofen und der Ofen zur Kohlenstoffrestauration sind energetisch gekoppelt, indem das verbrauchte noch brennfähige Aufkohlungsgas im Wärmofen als Brennstoff eingesetzt wird. Die Kohlenstoffrestauration erfordert deshalb einen geringeren Energieaufwand als bisher übliche Verfahren zur Wiederaufkohlung von Stahl. Der Zeitbedarf für die Kohlenstoffrestauration ist aufgrund der hohen Prozeßtemperatur der Wärmzeit des Gutes ähnlich.     

Die Verknüpfung von Last-Zeit-Funktionen zu zweidimensionalen Verteilungen und ihre Nutzung zur Analyse des Bauteilverhaltens

Die Berechnungsmethodik für kleine Entwicklungsschritte in der Anlagentechnik mit empirischen Formeln und die Notwendigkeit einer wirklichkeitsnahen Bemessungsmethodik bei Entwicklungssprüngen. Die Darstellung der Zeitfunktionen, die vom statistisch streuenden Arbeitsprozeß und vom Eigenverhalten der Anlagen bestimmt werden, in der Form von ein- und zweidimensionalen Wahrscheinlichkeitsverteilungen (Kollektive), die das Arbeitsfeld des Anlagenteils beanspruchungsgerecht kennzeichnen. Am Beispiel der Walzenzapfenlagerung einer Blockbrammenstraße und einer Grobblechstraße wird gezeigt, daß das Lagerlast-Drehfrequenz-Feld wichtige Informationen für die betriebssichere Bemessung und Prozeßführung enthält. Es kann mit dem von der Lagerung ertragbaren Arbeitsfeld in Beziehung gesetzt werden.     

Grundlagen des Thermocoil-Verfahrens zur Herstellung höherfester Betonstähle auf Drahtwalzanlagen

Die anlagentechnischen und technologischen Bedingungen von modernen Drahtwalzanlagen bieten besondere Möglichkeiten zur Herstellung von höherfesten Betonstählen durch thermomechanische Behandlung. Vorverformungen in der Vor- und Mittelstaffel und die hohe und schnelle Endumformung im Drahtblock führen zu einem sehr feinkörnigem Austenitgefüge am Ende des Umformprozesses, das durch eine auf die chemische Zusammensetzung des Stahles abgestimmte Druckwasserkühlung im Anschluß an den Walzprozeß in ein entsprechend feinkörniges Sekundärgefüge, gegebenenfalls kombiniert mit einer partiellen Vergütung (Vergütung der Randzone), umgewandelt werden kann. Die zeitliche Veränderung der Temperaturverteilung über den Querschnitt im Verlauf der Druckwasserkühlung und des nachfolgenden Temperaturausgleichs an Luft läßt sich mit geeigneten mathematischen Modellen berechnen, so daß aus den bekannten Zusammenhängen zwischen Eigenschaften, Struktur und Abkühlbedingungen die anlagentechnischen Parameter für die thermomechanische Behandlung von Betonstählen auf Drahtwalzanlagen rechnerisch ermittelt werden können. Die Beherrschung der beim Durchlauf durch die Wasserkühlstrecke auf den Walzdraht wirkenden Bremskräfte erfordert eine spezielle Technologie für den Betrieb der Drahttreiber.     

Thermisches Betriebsverhalten einer Bandsinteranlage

Es wird ein vereinfachtes mathematisches Modell vorgestellt, mit dessen Hilfe das thermische Betriebsverhalten einer Bandsinteranlage in Abhängigkeit verschiedener Parameter wie Koksgrusgehalt oder Feuchte der Sintermischung beschrieben werden kann. Das Modell enthält als Grundgleichung die instationäre Wärmetransportgleichung, die mit einem modifizierten Newton-Euler-Verfahren gelöst wird. Es ist so konzipiert, daß es in ein umfassendes Energiemodell für ein Hüttenwerk integriert werden kann. Es dient damit im weiteren Sinne als Hilfsmittel für die Energiesteuerung im Hüttenwerk. Durch Simulationsrechnungen wird der Einfluß von Wärm- und Wärmebehandlungshauben über dem Sinterband auf die Leistungsfähigkeit der Sinteranlage aufgezeigt. Je nach Abdeckungsgrad des Sinterbandes durch Wärmhauben und den dort herrschenden Temperaturen kann bis zu 15% Koksgrus eingespart werden.     

Abgrenzung der Anwendungsbereiche verschiedener Versagenskonzepte anhand von Übergangstemperaturen

Das Bruchverhalten rißbehafteter Bauteile aus ferritischen Stählen läßt sich qualitativ mit den Übergangstemperaturen T_gy, T_i und T_a beschreiben, deren Definition angegeben wird; ferner werden wichtige Einflußgrößen genannt. In den letzten Jahren wurden, überwiegend auf der Basis der Bruchmechanik, verschiedene Konzepte entwickelt, um aufgrund von Laborversuchen an kleinen Proben quantitative Aussagen über die ertragbare Spannung bzw. zulässige Fehlergröße bei rißbehafteten Großproben und Bauteilen zu machen. In vorliegender Arbeit wurde ein Schema entwickelt, das anhand der obigen Übergangstemperaturen die Gültigkeitsgrenzen dieser Konzepte anzugeben versucht; es gilt für überwiegend zugbeanspruchte Bauteile aus Baustählen mit einer Streckgrenze bis etwa 1000 MPa. Dabei wurden folgende Konzepte berücksichtigt und kurz diskutiert: Linear-elastische Bruchmechanik mit dem K_Ic-Konzept und die elastisch-plastische Bruchmechanik mit den darauf basierenden Konzepten der Instabilitätsvorhersage nach Shih und Kumar, Two-Criteria-Approach (oder Fracture Analysis Diagram), Burdekin-Dawes-Design-Curve und J-Design-Curve, Versagens-Analyse-Diagramm (VAD) der MPA Stuttgart; ferner das Konzept der plastischen Grenzlast und das Konzept nach Soete.     

Entwicklung eines Simulationsmodells zur Berechnung der Blechprofile beim Kaltwalzen breiter Bleche auf einem Sendzimir-Sexto-Walzgerüst

Es wird ein Simulationsmodell vorgestellt, das die Berechnung der sich einstellenden Blechprofile beim Kaltwalzen von Blechen auf einem Sendzimir-Sexto-Walzwerk ermöglicht. Die Überlagerung der aus den Walz- und Stützkraftverteilungen resultierenden Walzensatz- und Gehäusedeformationen ergeben die Gesamtauffederung des Gerüstes. Gemeinsam mit der durch den Arbeitswalzenschliff und durch die Stützwalzenbiegung vorgegebenen Leer-Walzspaltkontur bestimmt sie die für die Ausbildung des Blechprofils maßgebliche Form des Lastwalzspaltes. Lösungskriterien für die Ermittlung der auftretenden Stützkräfte ist die geometrische Kompatibilität von Arbeits- und Stützwalzen in ihren Berührzonen. Zwei aneinandergeschachtelte Iterationszyklen ermöglichen die Berücksichtigung der Wechselwirkungen zwischen den Lastverteilungen, den elastischen Deformationen des Walzgerüstes und den plastischen Formänderungen des Walzgutes.     

Dauerschwingverhalten nichtrostender Stähle unter gleichzeitiger korrosiver Beanspruchung,Teil 2: Schwingungsrißkorrosionsverhalten

In dieser Arbeit werden die bisher am Lehrstuhl für Werkstoffkunde und Mechanische Technologie der Universität Kaiserslautern durchgeführten Untersuchungen auf dem Gebiet des Schwingungsrißkorrosionsverhaltens nichtrostender Stähle dargestellt. Eine Prüfapparatur zur Durchführung von Dauerschwingversuchen bei kontrollierter elektrochemischer Korrosion wird beschrieben. Die dynamischen Festigkeitskennwerte des untersuchten Stahles X 5 CrTi 12 (1.4512) liegen bei überlagerter Korrosion durch das Modellkondensat wesentlich unter den an Luft ermittelten Werten. Eine Dauerschwingfestigkeit kann erwartungsgemäß nicht bestimmt werden. Der Einfluß der Elektrolyttemperatur von maximal 80°C auf die Schwingfestigkeit ist bei den gewählten Versuchsparametern von untergeordneter Bedeutung. Durch Messung des zeitlichen Verlaufs des freien Korrosionspotentials kann ein Zusammenhang zwischen der Lebensdauer der Schwingproben und der Länge der sich einstellenden Potentialstufen festgestellt werden. Durch Aufprägen geeigneter elektrochemischer Potentiale im potentiostatischen Halteversuch ist eine deutliche Erhöhung der Zeitschwingfestigkeit gegenüber dem unkontrollierten Zustand möglich.     

Untersuchung der Abhängigkeiten des Ablösevolumens einzelner Gasblasen mit einem Simulationsmodell

Mit einem früher¹) entwickelten, mathematischen Modell zur Simulierung der Vorgänge bei der Entstehung, Ablösung und Bewegung einzelner Blasen, die an Düsen gebildet werden, werden Abhängigkeiten des Ablösevolumens von den Flüssigkeitseigenschaften sowie von konstruktiven und operativen Parametern untersucht. Die Ergebnisse des Simulationsmodells werden mit experimentellen Daten aus dem Schrifttum verglichen. Die Übereinstimmung ist überraschend gut. Als Vorteil des Simulationsmodells stellte sich unter anderem heraus, daß bei der Untersuchung des Einflusses der physikalischen Eigenschaften der flüssigen Phase wie Dichte, Viskosität und Grenzflächenspannung der Einfluß der Veränderung eines einzelnen Parameters unter Konstanthalten aller übrigen untersucht werden konnte, was in Experimenten mit realen Flüssigkeiten nicht möglich ist. Das Blasenablösevolumen steigt (grob gesprochen) mit zunehmender Grenzflächenspannung sowie abnehmender Dichte und ist unabhängig von der dynamischen Viskosität, solange diese unter etwa 100 mPas bleibt. Bei kleinen Laplace-Kostanten ist es unabhängig von der Laplace-Konstanten, erst bei höheren Werten dieser Konstante hängt das Ablösevolumen deutlich von ihr ab. Die Tendenz zur Annäherung an ein Grenzgesetz ist deutlich. Der Düsenquerschnitt hat bei kleinen Gasdurchsätzen großen Einfluß auf das Ablösevolumen, sein Einfluß sinkt mit zunehmendem Gasdurchsatz, bei hohem Gasangebot wächst das Ablösevolumen deutlich mit dem Gasdurchsatz, auch hier ist die Annäherung an ein Grenzgesetz unverkennbar. Kleine Ablösevolumina bedeuten durch die damit verbundene feine Dispergierung des Gases eine große Grenzflächenentfaltung. Maßnahmen zur Erzielung kleiner Ablösevolumina werden angegeben.     

Vermeidung von Korngrenzenversprödung im Stahl X 40 CrMoV51

Ziel der Arbeit war es zu untersuchen, ob ein durch langsame Abkühlung von hohen Glüh- oder Umformtemperaturen gebildetes Korngrenzenkarbidnetzwerk durch eine in der Praxis zur Kornrückfeinung verwendete Warmumformung zertrümmert bzw. durch eine thermomechanische Behandlung vermieden werden kann. Des weiteren sollte geklärt werden, welche Umformgrade dazu nötig sind. Es konnte gezeigt werden, daß nach Versprödung der Korngrenzen das Karbidnetz schon bei geringen Umformgraden (λ ≥ 2) beseitigt wird. Bei den Längsproben findet man mit zunehmendem Umformgrad ansteigende, bei den Querproben dagegen bei λ > 4 wieder fallende mechanische Kennwerte. Dies wurde zum einen auf die Gefügegleichmäßigkeit und damit die Vermeidung energiearmer interkristalliner Rißausbreitung und zum anderen auf zunehmende Anisotropie bei steigender Umformung zurückgeführt. Unter Vermeidung von Korngrenzenkarbidausscheidungen durch eine thermomechanische Behandlung ergeben sich durchweg gute mechanische Kennwerte, so daß sich aufgrund des geringen Aufwandes eine niedrige Schmiedeendtemperatur für die Praxis empfiehlt.     

Kohlenstoffpräzisionsmessung mittels Sublanze – Ermittlung der Meßstrategie

Die Konstruktion eines präzisen Meßgerätes zur Temperaturmessung von erstarrenden Fe–C-Proben erforderte ein Überdenken der Auswertemethode bezüglich des Haltepunktes der Erstarrung. Die Bestimmungsgenauigkeit muß in der Größenordnung der elektrischen Temperaturmessung liegen. Eine numerische Analyse zeigt, daß im theoretischen Verlauf der gesuchte Punkt durch ein einfaches numerisches Kriterium angegeben werden kann. Für reale Messungen muß darüber hinaus eine Auswertemethode bezüglich Unterkühlung, Kurveneinbrüchen, etc. angewendet werden. Das Ergebnis weist eine statistische Genauigkeit von ca. 1,4°C bezogen auf die Sollhaltepunkttemperatur auf, was in Anbetracht der bei Thermoelementen garantierten Genauigkeit von ca. ± 1°C als sehr gut bezeichnet werden muß, enthält es doch auch alle elektrischen Fehler des Gerätes.     

Die Streuung von Werkstoffkennwerten – Hochfester Stahldraht für Seile und Bündel in der Bautechnik

Das Last-Längs- (und Quer-)Verformungsverhalten von Drähten unter Längslast wird einander zugeordnet. Für einige Drahtsorten werden verschiedene Eigenschaften mit ihren gemessenen statistischen Kennwerten angegeben und Summenlinien aufgetragen. Die von der Norm vorgegebenen Toleranzbereiche werden diskutiert. Der Einfluß der an kurzen Drahtproben ermittelten Streuungen von Werkstoffkennwerten auf das Verformungs- und Bruchverhalten der Zugglieder wird herausgestellt.     

Beschreibung der Fließkurve auf der Basis phänomenologischer Ansätze am Beispiel eines Baustahls

Zur Beschreibung der Fließkurve des untersuchten Baustahls wurde ein allgemeines phänomenologisches Modell zur Entwicklung der Gesamtversetzungsdichte mit der plastischen Vergleichsdehnung herangezogen. Spezielle Formen dieser Evolutionsgleichung liefern bekannte empirische Fließgesetze. Unter Berücksichtigung der Randbedingungen bei der Herleitung dieser Gesetze sind deren Koeffizienten physikalisch plausibel zu interpretieren. Der gebräuchlichen Hollomon-Gleichung ähnliche Potenzfunktionen, die eine additive Konstante enthalten, sind auf der Basis dieser Modellvorstellung als Fließgesetze ohne Berücksichtigung von Erholungsprozessen zu verstehen. Die Güte der Approximation ist folglich stark von der Versuchstemperatur abhängig. Die Voce-Gleichung stellt die exakteste Beschreibung der Fließkurve des untersuchten Stahls dar. Aufgrund der Berücksichtigung von Erholungsvorgängen enthält die Voce-Gleichung, im Gegensatz zu den anderen Ansätzen, eine Grenz- oder Sättigungsspannung, deren Temperaturabhängigkeit unter Zugrundelegung eines thermisch aktivierten Versetzungsprozesses quantifiziert werden kann. Abweichungen am Beginn homogener plastischer Verformung sind auf die Wirkung eines zweiten Strukturparameters, der Dichte der beweglichen Versetzungen zurückzuführen. Mit Hilfe neuerer Modellvorstellungen kann dieser Bereich quantitativ beschrieben werden.     

Erfassung von Rißbildung und Rißwachstum von Oberflächenrissen mit Potentialmethode,Aufweitungsmessung und Schallemission

In der vorliegenden Arbeit werden Ergebnisse vorgestellt, die im Rahmen eines Forschungsprogrammes bei sieben Behälterversuchen und den entsprechenden begleitenden Untersuchungen gewonnen wurden. Ein Ziel der Arbeit war, Verfahren und Versuchstechniken zu entwickeln, die eine zuverlässige Einbringung von Rissen in gekerbte Behälter durch pulsierenden Innendruck erlauben. Dabei standen zwei Probleme im Vordergrund: Die experimentelle Erfassung der Rißbildung im Kerbgrund und die Bestimmung der Tiefe von Oberflächenrissen während der Schwellbeanspruchung. Bei den Versuchen hat sich gezeigt, daß die Entstehungsphase von Oberflächenrissen mit Potentialmethode, Aufweitungsmessung und Schallemission erfaßt werden kann. Zur Verfolgung des Tiefenwachstums haben sich Potentialmethode und Aufweitungsmessung bewährt. Für diese Verfahren werden Kalibrierkurven in übertragbarer Form angegeben, welche die Meßgrößen Potential bzw. Aufweitung mit der Rißtiefe verknüpfen. Mit derartigen Kurven kann die Einbringung von Oberflächenrissen in Behälter und Platten vollautomatisch überwacht werden. Darüber hinaus ergibt sich für die Potentialmethode im Rahmen der zerstörungsfreien Prüfung die Möglichkeit, die Abmessungen örtlich bekannter Oberflächenfehler abzuschätzen.     

Untersuchungen zum Hydratationsverhalten von synthetischen Magnesiowüstiten

Eine ausreichende Raumbeständigkeit ist die notwendige Voraussetzung für die Verwendung von Stahlwerksschlacken als Baustoff mit höheren qualitativen Anforderungen im Straßenbau. Die Raumbeständigkeit kann durch Mineralphasen gefährdet werden, die mit Feuchtigkeit unter Volumenzunahme hydratisieren. Zu den hydratisierbaren Mineralphasen zählen Freikalk und in MgO-reichen Schlacken auch bestimmte MgO-Phasen. Mikroskopische Untersuchungen an MgO-reichen LD-Schlacken zeigen, daß das MgO größtenteils in Form von Magnesiowüstiten – Mischkristallen zwischen MgO und FeO/MnO – gebunden vorliegt. Während reines MgO hydratisierbar ist, verhalten sich FeO und MnO inert gegenüber Feuchtigkeit. Anhand von synthetisch hergestellten Magnesiowüstiten unterschiedlicher Zusammensetzung wurde geprüft, welche Mischkri-stalle als hydratisierbar einzustufen sind. Dazu wurden Hydratationsversuche bei unterschiedlichen Temperatur-/Druck-Bedin-gungen durchgeführt. Bei 84°C/0,53 bar war zur Stabilisierung der Magnesiowüstite ein (FeO + MnO)-Gehalt von 30% notwendig, bei 215°C/21 bar lag dieser Gehalt bei 60%. Da sich die Bedingungen bei der Prüfung im Labor von denen in der Straße deutlich unterscheiden, ist die Festlegung eines (FeO + MnO)-Grenzgehalts, durch den Magnesiowüstite unter den in einer Straße herrschenden Bedingungen stabilisiert werden, zur Zeit noch nicht möglich. Solange die Übertragbarkeit der Laborergebnisse auf die Praxis noch nicht nachgewiesen ist, wird der unter den sehr scharfen Autoklavbedingungen ermittelte MgO-Grenzgehalt von 40% zugrunde gelegt. Als hydratisierbares MgO – oder auch MgO_frei in Analogie zu CaO_frei – werden somit ungebundenes MgO und Magnesiowüstite mit > 40% MgO bezeichnet.     

Die Auswirkungen des Bauschingereffekts auf das Verformungsverhalten von normalgeglühtem Stahl Ck 45

An normalgeglühten Proben aus Ck 45 werden die Auswirkungen des Bauschingereffekts bei einachsig homogener Beanspruchung untersucht. Zunächst werden Kennwerte vorgestellt, die eine quantitative Beschreibung des Bauschingereffekts gestatten. Der Bauschingereffekt wirkt sich nicht nur auf einzelne Festigkeitskennwerte aus, sondern beeinflußt das gesamte Verformungsverhalten in charakteristischer Weise. Schon während der Entlastungsphase treten plastische Rückverformungen auf, so daß vorverformter Ck 45 bei Beanspruchung entgegen der Vorverformungsrichtung die Streckgrenze ?Null” besitzt. Es wird gezeigt, wie die Bemessung von Bauteilen bei vorliegendem Bauschingereffekt vorzunehmen ist.     

Ermittlung der Rißzähigkeit aus den Werkstoffkenngrößen Streckgrenze und Spaltbruchspannung hochfester Stähle für unterschiedliche Beanspruchungsbedingungen

Zur Ermittlung der Rißzähigkeit aus den Werkstoffkenngrößen Streckgrenze und Spaltbruchspannung, die in kostengünstigeren Verfahren bestimmt werden können, wurden durch Verknüpfung zweier Modellvorstellungen die Rißzähigkeitswerte errechnet und mit den experimentell gefundenen Werten verglichen. Die Kenngrößen Streckgrenze und Spaltbruchspannung wurden für die Stähle St 52-3 und 34 NiCrMo 74 im Zug- und Biegeversuch in Abhängigkeit von Temperatur und Dehngeschwindigkeit aufgenommen. Die Untersuchungen ergaben, daß bei Rißausbreitung durch Spaltbruch der Einfluß von Temperatur und Dehngeschwindigkeit auf die Rißzähigkeit mit Hilfe des dargestellten Ansatzes abgeschätzt werden kann, wenn die jeweilige Streckgrenze sowie die Spaltbruchspannung und die werkstoffspezifische Größe Δx_c gegeben sind.     

Untersuchungen des Zeitstandverhaltens von Schweißverbindungen der Werkstoffe X 20 CrMoV 12 1 und GS-17 CrMoV 5 11

Untersucht wird das Zeitstandverhalten gleichartiger Schweißverbindungen des Werkstoffs X 20 CrMoV 12 1 sowie ungleichartiger Verbindungen zwischen diesem und dem Werkstoff GS-17 CrMoV 5 11. Bei quer entnommenen Kleinproben zeigt sich ein Abfall der Zeitstandfestigkeit gegenüber dem Grundwerkstoff. Große Querproben aus einer ungleichartigen Verbindung weisen eine höhere Zeitstandfestigkeit auf als entsprechende Kleinproben. Zur Klärung der in den Schweißverbindungen auftretenden Spannungs- und Dehnungsumlagerungen wurden inelastische Finite-Elemente-(FE-)Berechnungen durchgeführt. Dabei wurde das Zeitdehnverhalten von Grundwerkstoffen, Schweißgut und thermisch simulierten Gefügen der Wärmeeinflußzone berücksichtigt. Die Anwendung spannungsbezogener Kriterien zur Bestimmung der Anrißdauer der Proben auf die FE-Ergebnisse läßt eine Voraussage des Versagensorts sowie eine sichere Abschätzung der Versagenszeit zu.     

Strömung expandierender Gase durch verdichtete Haufwerke

Die bei der Durchströmung von Schüttungen verwendeten Widerstandsgesetze stützen sich auf charakteristische Kenngrößen von Schüttgütern, die eine absolut lose Strukturierung besitzen. Bei einem derart ideal vorliegenden Haufwerk geht man davon aus, daß eine stochastische und gleichmäßige Anordnung von Strömungskanälen existiert, wobei jegliche Veränderung des Durchströmungsverhaltens bei einer Neuorientierung der Schüttung eindeutig durch eine zu messende Veränderung ihrer Gesamtporosität beschrieben werden kann. Geringe Drücke bei leicht plastizierbaren Stoffen durch Lagerung bzw. Transport und Füllung oder zusätzliche thermische Beeinflussung im Betrieb führen jedoch zu einer teilweisen Verdichtung des Feststoffes und damit zu einem Zusetzen von Strömungskanälen, so daß die für die Durchströmung eines Gases zur Verfügung stehende Porosität geringer wird als dies die meßtechnisch erfaßbare Veränderung der Gesamtporosität beschreiben könnte. Dies führt dazu, daß der Druckverlust auch bereits bei leicht verdichteten Schüttgütern höher ausfallen kann und damit eine Durchströmbarkeit vorliegt, die geringer ist als die aus den normalen Widerstandsgesetzen für lose Schüttungen ermittelte.     

Möglichkeiten zur Beeinflussung von Umwandlungstemperaturen am Beispiel zweier hochlegierter Warmarbeitsstähle

Mit Hilfe einer dilatometrischen Meßeinrichtung erfolgte zunächst für die zwei vergleichend gegenübergestellten Stähle × 30 WCrV 9 3 und × 30 WCrV 5 3 die Bestimmung von Zeit-Temperatur-Austenitisierungs-Schaubildern mit dem Parameter der Martensitbildungstemperatur. Hierbei ist festzustellen, daß bei gleichen Aufheizgeschwindigkeiten und Austenitisierungstem-peraturen die martensitische Umwandlung bei dem höher wolframhaltigen Stahl früher eintritt als bei dem Vergleichswerkstoff. Hieraus ist abzuleiten, daß der erhöhte Wolframgehalt die Umwandlungsträgheit des Austenit abbaut. Ferner wurde der Frage nachgegangen, in welcher Weise Phasenveränderungen auftreten, wenn Formänderungen im Phasengebiet des unterkühlten Austenit mit langen Phasenanlaufzeiten der Perlitbildung vorgenommen werden. Für beide Stähle gilt gleichermaßen, daß umforminduzierte Spannungen das Phasenfeld des Perlit zu kürzeren Zeiten verschieben, wobei jedoch die bekannten Zusammenhänge der Keimbildung und des Keimwachstums erhalten bleiben. Aufgrund der um 100°C höher gewählten Austenitisierungstemperatur und der hiermit einhergehenden Karbidauflösung tritt eine Austenitstabilisierung ein, die bei dem Stahl × 30 WCrV 9 3 durch den Wolframgehalt nicht wieder rückgängig gemacht werden kann. Insofern stellt sich dieser Stahl im Vergleich zum Stahl × 30WCrV 5 3 als Umwandlungsträger dar. Schließen sich dem Umformvorgang eine isotherme Haltephase mit einer teilperlitischen Phasenumwandlung und ein folgender Abkühlvorgang an, ist ein zeitabhängiger Anstieg der Martensit- (Bainit-) Bildungstemperatur zu beobachten. Formänderungen selbst senken durch den von ihnen erzeugten Eigenspannungszustand diese Umwandlungstemperatur.