Untersuchungen zur Ermittlung des δ-Ferritgehaltes in austenitischen Stählen

Thermomagnetische Analyse und ihre Verwendbarkeit als Meßverfahren zur Ermittlung des δ-Ferritanteils in austenitischen Stählen. Die auf die Masseneinheit bezogene Sättigungsmagnetisierung des δ-Ferrits in Abhängigkeit vom Chrom- und Nickelgehalt. Ermittlung des δ-Ferritanteils aus der spezifischen Sättigungsmagnetisierung bei Raumtemperatur und dem Gehalt an Chrom und Nickel im Stahl. Genauigkeit des Verfahrens.     

Ermittlung der Aktivität des Kohlenstoffs im System Eisen–Chrom–Kohlenstoff mittels des Diffusionsverfahrens

Beschreibung des Diffusionsverfahrens als Möglichkeit zur Ermittlung von Aktivitätskoeffizienten und seiner besonderen Vorteile. Herstellung von Diffusionspaaren aus Eisen-Chrom-Kohlenstoff-Legierungen und weitgehend entkohltem Reineisen. Aufnahme von Konzentrations-Weg-Kurven und Ermittlung des Wirkungsparameters. Beeinflussung des Diffusionskoeffizienten von Kohlenstoff in Eisen durch Chrom.     

Einfluß von Legierungselementen auf die Spülentgasung von Stahlschmelzen mit Argon

Experimentelle Untersuchung des Einflusses verschiedener Legierungselemente auf die Spülentgasung von Stahlschmelzen am Beispiel der Stickstoffentfernung durch eingeblasenes Argon. Angabe des Stickstoffausscheidungsgrades in Abhängigkeit vom Spülgasverbrauch bei unterschiedlichen Gehalten an Chrom, Nickel, Silicium, Schwefel und Kohlenstoff.     

Die Phosphoraktivität im flüssigen Eisen und ihre Beeinflussung durch Nickel,Mangan und Chrom

Temperaturabhängigkeit des Gleichgewichtes von Phosphordampf mit flüssigem Eisen; Wirkungsparameter ?^P_P zwischen 1515 und 1650 °C; Beeinflussung der Phosphoraktivität im flüssigen Eisen durch Nickel, Mangan und Chrom; Phosphoraktivität im System Nickel-Phosphor. Phosphoraktivität im flüssigen an Kohlenstoff gesättigtem Eisen bei gleichzeitiger Anwesenheit von Silizium, Nickel, Mangan und Chrom.     

Entschwefelung von gerührtem und ungerührtem Roheisen mit kalkreicher Schlacke unter oxidierender Gasatmosphäre

Aus Betriebsergebnissen bei der Pfannenentschwefelung ist ein negativer Einfluß oxidierender Gasphasen bekannt. Daher war es das Ziel der eigenen Untersuchungen in einer geeigneten Apparatur die Wirkung oxidierender Bedingungen in der Gasphase sowohl auf den Verlauf des Schwefelabbaues in der Schlacke als auch des Schwefeltransportes aus dem Roheisen in die Schlacke zu untersuchen. Oxidierende Gasphasen erwirken bei der Pfannenentschwefelung an der Phasengrenze Schlacke/Gas eine Oxidation des Schwefels aus der Schlacke, ohne jedoch bei ruhender Schlackenschicht ein Oxidationspotential in der Schlacke aufzubauen, das bis zur Phasengrenze Roheisen/Schlacke durchgreift und dort die Entschwefelung des Roheisens durch die Siliciumgehalte stört. Sowohl die Entschwefelung des Roheisens als auch die Oxidation des Schwefels aus der Schlacke werden durch höhere Temperaturen und durch eine Rührwirkung gefördert. Der Schwefeltransport wird bei den ungerührten wie bei den gerührten Schmelzen durch Diffusionsvorgänge gesteuert und auch hier durch steigende Temperaturen und rührende Kräfte begünstigt.     

Zur photometrischen Bestimmung kleiner Siliciumgehalte

Einfluβ des Eisens auf das Entstehen von Silicomolybdänsäure aus Kieselsäure und Molybdat. Trennung des Siliciums als Silicomolybdänsäure von störenden Stoffen durch Extraktion mit Isobutylalkohol. Photometrische Bestimmung kleiner Siliciumgehalte in Eisen, Nickel, Chrom, Kobalt, Mangan und Schlacke. Analysenbeispiele.     

Vergleich experimenteller Ergebnisse und theoretischer Ansätze zur Verdampfung von Begleitelementen aus Stahlschmelzen

Auswertung von Schmelzversuchen im Vakuuminduktionsofen zur Verdampfung der Begleitelemente Kupfer, Mangan und Chrom aus Schmelzen des Stahles X 5 CrNi 18 9 bei Temperaturen von 1550 bis 1650 °C, Drücken von 10^?4 bis 50 Torr und Schmelzgewichten von 5 und 25 kg. Beschreibung des Verdampfungsvorganges anhand eines Teilschrittmodells, das Ansätze für die Diffusion durch die Grenzschicht in der Schmelze an die freie Oberfläche, die Verdampfung an der freien Oberfläche und die Diffusion durch die Gasgrenzschicht über der Schmelze vorsieht.     

Der Einfluß von Zusatzelementen auf die Aktivität des Schwefels in kohlenstofffreiem und kohlenstoffhaltigem Eisen bei 1550°C

Direkte Ermittlungen des Einflusses von Aluminium, Kohlenstoff, Chrom, Mangan, Zinn, Phosphor und Silizium auf die Schwefelaktivität im flüssigen Eisen bei 1550°C über schwefelhaltige Blei- und Bleidampfphasen. Darstellung der Aktivitätskoeffizienten des Schwefels für die Systeme Fe–S–X und Fe–S–X₁–X₂. Aussagen zur Änderung der Schwefellöslichkeit in kohlenstoffgesättigtem Eisen durch Siliziumzugabe. Vergleich der Versuchsergebnisse mit Ergebnissen nach anderen Auswertungsverfahren zur Berechnung von Aktivitätskoeffizienten in Vielstoffsystemen.     

Untersuchungen zur Löslichkeit,Korngrenzensegregation und chemisch-analytischen Bestimmung des Tellurs im Eisen

Die Löslichkeit von Tellur in Eisen wurde durch licht- und elektronenmikroskopische Prüfung von Fe–Te-Legierungen auf Ausscheidungen bestimmt. In α-Eisen bei 700°C sind etwa 50 ppm und bei 850°C 120 ppm löslich, in γ-Eisen lösen sich bei 930°C 5 ppm und bei 1000°C 22 ppm Te. Bei höheren Konzentrationen wird FeTe_0,9 festgestellt. In Fe–Mn–Te-Legierungen wird das Te als Mangantellurid gebunden, dieses bildet Einschlüsse gemeinsam mit Mangansulfid. In Fe–Ti–Te-Legierungen wird nur ein kleiner Anteil Te in Titansulfiden gelöst. Tellur segregiert an die Korngrenzen von α- und γ-Eisen und bewirkt interkristallinen Bruch. Die mit AES bestimmten Korngrenzenkonzentrationen nehmen mit der Lösungskonzentration zu und erreichen bei Überschreiten der Löslichkeit einen Sättigungswert. Die Korngrenzensegregation nimmt mit zunehmender Temperatur ab. Tellur bewirkt eine auffallende Facettierung der Korngrenzflächen, es entstehen Strukturen mit Terrassen und Stufen. Die Proben brechen hierdurch bereits während der Auslagerung an den Korngrenzen auf und zeigen Kornzerfall. In Mn-haltigen Proben wird keine Korngrenzensegregation des Te beobachtet, wenn das Tellur völlig vom Mangan abgebunden ist; in diesem Fall ist der interkristalline Anteil der Bruchflächen sehr gering. Die chemische Bestimmung von Tellur in Eisen und Stählen kann sehr vorteilhaft mit der Atomabsorptionsspektroskopie durchgeführt werden, es wurden die Flammen- und die Graphitrohrmethode untersucht. Die Bestimmung kleiner Tellurgehalte in Stählen durch Atomisieren im Graphitrohr wird durch Chlorid, Chrom, Mangan und Nickel beeinflußt. Zu einer deutlichen Optimierung des Atomisierungsablaufs führt das Atomisieren von einer in das Graphitrohr eingeführten Plattform. Lediglich Mangan vermindert dann die Intensität des Absorptionssignals. Es wird eine Nachweisgrenze von 0,2 ppm Tellur bei einer relativen Standardabweichung von 30% erreicht. Mit der Flammentechnik gelingt die Bestimmung bis zu 50 ppm Tellur.     

Auflösungsverhalten von Dolomit in Stahlwerksschlacken sowie Grenzen der Löslichkeit und Folgen für den Feuerfestverschleiß

Das Auflösungsverhalten von gebranntem Dolomit wurde durch Schmelzversuche ermittelt, bei denen stahlwerksähnliche Schlakken mit einem Dolomittiegel reagierten. Die Auflösung des Tiegelmaterials in der Schlacke wurde dabei sowohl unter dem Aspekt des Schlackenbildners Dolomit als auch aus der Sicht MgO-haltigen Feuerfestmaterials ausgewertet. Es konnte verfolgt werden, wie die beiden unverbunden nebeneinander vorliegenden Hauptkomponenten des Dolomitkalks, CaO und MgO, entsprechend ihren jeweils treibenden Kräften, den Abständen zur Sättigung, unterschiedlich schnell in Lösung gehen. Trotz bevorzugter Auflösung des CaO erreicht das MgO wegen eines geringeren Abstandes zur Sättigung eher die Löslichkeitsgrenze, unterstützt durch den Effekt, daß bereits gelöstes CaO die MgO-Sättigungsgehalte erniedrigt, während umgekehrt MgO die CaO-Löslichkeit zunächst durch Zurückdrängen der Dicalciumsilikat-Ausscheidung (?C₂S-Nase”) deutlich, dann an der eigentlichen Kalksättigung noch leicht erhöht. Die Auflösung kommt durch eine rasche Sättigung an MgO zwar nicht völlig zum Stillstand, wird aber stark verlangsamt, so daß die metallurgisch wichtige Kalksättigung bei alleinigem Einsatz von Dolomitkalk als Schlackenbildner nicht erreicht werden kann. Darüberhinaus wird die Schlacke infolge der Übersättigung an MgO heterogen und viskos. Die Auflösung von magnesitischem Feuerfestmaterial konnte simuliert werden, indem nur das Verhalten der MgO-Komponente des Dolomits zu Beginn des Versuchs betrachtet wurde. Die verschleißmindernde Wirkung von MgO-Vorgaben zur angreifenden Schlacke wurde nachgewiesen. Ferner konnten durch Annahme einer diffusionsgesteuerten Auflösung in der ersten Phase des Versuchs Stoffübergangskoeffizienten des CaO und des MgO gewonnen werden.     

Die röntgenographische Messung des Nachwalzgrades von Weißblech

Grundlegende Voraussetzungen bei der röntgenographischen Messung des Nachwalzgrades. Beschreibung eines Verfahrens zur röntgenographischen Messung des Nachwalzgrades durch Messung der (112)-Interferenzlinienverbreiterung an der Blechoberfläche und in Querschnittsmitte. Errechnung der Varianz des Netzebenenabstandes und Benutzung der Varianzendifferenz zwischen Blechoberfläche und Querschnittsmitte als Maß für den Nachwalzgrad. Betriebsversuche über den Einfluß von Bandzug und Längenänderung während des Nachwalzens auf die Varianzendifferenz. Messung der Drittelwertsbreite an der Oberfläche des nachgewalzten Bleches als einfacheres Maß für den Nachwalzgrad. Zeitaufwand der Messungen.     

Die elektrische Leitfähigkeit von Wüstit

Herstellung reiner Wüstitproben aus Eisenblech mit angeschweiβten Platinelektroden. Veränderung des Fehlordnungsgrades der Proben durch Zugabe kleiner Wasserstoff- bzw. Sauerstoffmengen bei Versuchstemperatur. Messung des elektrischen Widerstandes nach der Vier-Punkt-Methode. Abhängigkeit der Leitfähigkeit von Temperatur und Fehlordnungsgrad. Deutung der elektrischen Leitung als thermisch aktivierter Übergang von Defektelektronen zwischen drei- und zweiwertigen Eisenionen.     

Die Änderung des Mikrogefüges von warmfesten Stählen durch Zeitstandbeanspruchung

Untersuchung der Gefügeänderungen in Zeitstandproben aus zwölf Laboratoriumsschmelzen mit rd. 0,15% C, 0 bis 2,4% Cr, 0 bis 1,1% Mo bei 550 °C und Laufzeiten bis 16 000 h mit Licht- und Elektronenmikroskop, durch Carbidisolierungen und durch Röntgenbeugung. Wechselwirkung von Chrom und Molybdän auf die Ausscheidungsvorgänge und auf das Zeitstandverhalten.     

Die Porosität und Hydrophilie des Rostes von niedriglegierten Stählen

Gewichtsmessungen, Röntgenuntersuchungen, Ermittlung der spezifischen Oberfläche und der Porenverteilung an Rostsorten verschiedener niedriglegierter Stähle bei unterschiedlichen Feuchtigkeitsgehalten. Ermittlung der Kapillarstruktur des Rostes aus den Isothermen der Feuchtigkeitsadsorption. Beurteilung der physikalisch-chemischen Oberflächeneigenschaften des Rostes unter Berücksichtigung der als Kosinus des in Wasser gemessenen Kontaktwinkels Wasser/Rost/Luft ausgedrückten Benetzbarkeit. Berücksichtigung der chemischen Kondensation neben der Kapillarkondensation und der Kondensation durch Adsorption.     

Zum Legierungseinfluß auf die Umwandlungs- und Ausscheidungsvorgänge bei der Abkühlung warmfester Röhrenstähle nach dem Austenitisieren III. rom-Molybdän-Vanadin-Stähle

Untersuchung des Umwandlungs- und Ausscheidungsverhaltens von mit Chrom, Molybdän und Vanadin legierten warmfesten Stählen. Darstellung der Ergebnisse in Zeit-Temperatur-Umwandlung- und Phasen-Schaubildern. Erörterung der Carbidreaktionen sowie (bei nachträglich angelassenen Stählen) der Ausscheidungsvorgänge.     

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.     

Ermittlung der zum Überlaufen von Sauerstoffaufblaskonvertern führenden Aufblasgeschwindigkeiten sowie der Größe fluider Partikeln in Gasströmen

Analogien zwischen dem Schäumen im Sauerstoffaufblaskonverter und dem Verhalten von Wirbelschichten. Quantitative Untersuchung der Höhe der Schaumschlacke. Aufstellung eines Nomogramms zur Ermittlung der Schaumschlackenhöhe bei Vorgabe der Sauerstoffaufblasgeschwindigkeit oder umgekehrt. Angabe von Maßnahmen zur Verminderung der Gefahr des Überlaufens. Abschätzung der Partikelabmessungen unter Berücksichtigung von Gasströmen als Zerkleinerungsmittel. Erörterung des Einflusses des entweichenden Kohlenmonoxids auf die Größe der fluiden Tropfen in der Schaumschlacke. Aussagen über bei Blasbeginn durch den Sauerstoffstrahl erzeugte Partikeln, deren Größe mit denen des braunen Rauches vergleichbar ist. Die Erzeugung der ?richtigen? Größe der Fluidpartikeln in der Schaumschlacke als Optimierungsproblem.     

Untersuchungen über die Auflösung von Stickstoff in Schmelzen von nichtrostenden,mit Chrom,Mangan, Nickel und Stickstoff legierten Stählen

Versuche zur Ermittlung des Gehaltes an löslichem Stickstoff, des Aktivitätskoeffizienten und der Wirkungsparameter sowie der freien Lösungsenthalpie des Stickstoffs in einer mit Chrom, Mangan, Nickel und Stickstoff legierten Stahlschmelze bei 1600°C und einem Stickstoffdruck von 0,79 at. Überprüfung der Ergebnisse graphisch nach C. W. Sherman und J. Chipman, nach dem Reihenansatz von C. Wagner und durch das Äquivalenzverfahren nach E. Schürmann. Ableitung von Gleichungen für den Einfluß von Temperatur und Legierungselementen auf den Höchstgehalt an gelöstem Stickstoff.     

Zur Entsäuerung von Kalkstein,Dolomit und Magnesit

Messung des Gewichtsverlustes von Kalkstein-, Dolomit- und Magnesitpellets als Funktion der Zeit bei Brenntemperaturen von 550 bis 950 °C. Ermittlung der Zeitkonstanten des Prozesses durch Vergleich der gemessenen Abbaukurven mit berechneten. Quantitative Deutung der Zeitkonstanten durch Überlagerung von Konvektion und Diffusion im Gas- und im Porenraum, Strahlungsheizung und Wärmeleitung im Pellet.     

Zerstörungsfreie Eigenspannungsmessungen an Turbinen- und Generatorwellen

Anwendung des Nockenverfahrens bei Eigenspannungsmessungen an Wellen aus mit Chrom, Molybdän und Nickel legiertem Vergütungsstahl. Ermittlung der in den Randschichten herrschenden Eigenspannungen an tangential umlaufenden Bahnen. Erprobung des Nockenverfahrens im Betrieb bei Messungen in größerem Umfang. Aussagen über die Größe der Eigenspannungen und deren Abhängigkeit vom Wellendurchmesser. Untersuchung der rotationssymmetrischen Verteilung der Eigenspannungen und deren Änderung in Wellenlängsrichtung.