Zeitstandverhalten martensitaushärtender Stähle bei 400 bis 500 °C

Warmzug- und Zeitstandversuche an vier Schmelzen eines martensitaushärtenden Stahles mit ≦ 0,02% C, 15,85 bis 18,5% Ni, 7,0 bis 8,2% Co, 4,55 bis 4,8% Mo, 0,3 bis 1,0% Ti und 0,03 bis 0,25% Al bei 400 bis 500 °C. Zusammenhänge insbesondere zwischen dem Zeitstandverhalten sowie der Austenitrückbildung und den Aushärtungsvorgängen bei der Zeitstandbeanspruchung. Vergleich mit dem Zeitdehnverhalten einer Schmelze von Warmarbeitsstahl X 32 CrMoV 3 3. Folgerungen für den betrieblichen Einsatz jener Stähle.     

Hochfeste martensitaushärtende Nickelstähle

Metallkundliche Grundlagen für die Entwicklung martensitaushärtender Nickelstähle allgemein und ihres kennzeichnenden Vertreters X 2 NiCoMo 18 8 5 mit rd. 0,02% C, 18% Ni, 8% Co, 5% Mo und Zusätzen an Aluminium und Titan. Mechanische Eigenschaften dieses Stahles (Kennwerte des Zugversuchs bei 20 °C und höheren Temperaturen, Kerbschlagzähigkeit bei 20 °C und niedrigeren Temperaturen, Dauerschwingfestigkeit, auch unter korrosiver Beanspruchung, Langzeitverhalten bei höheren Temperaturen und Bruchzähigkeit) in Abhängigkeit von den Bedingungen bei der Wärmebehandlung. Verhalten des Stahles beim Schweißen. Möglichkeiten zur Weiterentwicklung der Stähle.     

Der Einfluß der Carbidausscheidungen auf das Kriechverhalten warmfester Chrom-Molybdän-Stähle

Glühversuche an zwei Chrom-Molybdän-Stählen bei Temperaturen von 550 und 650°C mit anschließenden Zeitstandversuchen bei 550 und 600°C. Untersuchung der Ausscheidungsvorgänge im Gefüge der Stähle durch elektronenmikroskopische Beobachtungen und Bestimmung der chemischen Zusammensetzung der ausgeschiedenen Carbide. Einfluß der Carbidausscheidungen auf das Kriechverhalten der beiden Stähle.     

Über den Wasserstoffinduzierten Sprödbruch hochfester Stähle

Einfluß von Wärmebehandlung und Kaltverformung auf die Wasserstoffempfindlichkeit eines Spannstahles. Zeitstandversuche in 3n NH₄SCN- und in gesättigter Ca(OH)₂-Lösung. Bedeutung des Fließens und der Richtung der Zugspannung für das Bruchverhalten wasserstoffhaltiger Spannstähle. Rasterelektronenmikroskopische Untersuchung der Bruchflächen.     

Die Bedeutung des Bruchverhaltens hochfester Stähle für ihre Verwendung

Kennzeichnende Beispiele hochfester Stähle. Bedeutung des Bruchverhaltens für den Einsatz dieser Stähle im Vergleich mit Stählen geringerer Festigkeit. Zahlenmäβige Erfassung der Riβausbreitungsgeschwindigkeit mit Hilfe der Bruchzähigkeii. Theoretische Herleitung der Bruchzähigkeii mittels der Bruchmechanik. Einfluβ eines korrosiven Mediums bei statischer Belastung und einer Schwingungsbeanspruchung auf die Riβausbreitungsgeschwindigkeit. Beispiel des Stahles X 2 NiCoMo 18 8 5.     

Zusammenhang zwischen der Gefügezusammensetzung und dem Zähigkeitsverhalten hochfester Baustähle

Zugversuche und Kerbschlagbiegeversuche an einem hochfesten, schweißbaren Baustahl mit 0,19% C, 0,48% Si, 1,24% Mn, 0,013% P, 0,016% S, 0,016% N, 0,029% AI und 0,09%V im wasserabgeschreckten und im zusätzlich bei Temperaturen zwischen 500 und 650 °C angelassenen Zustand nach Austenitisieren bei 930 °C oder Teilaustenitisieren bei 750 °C. Licht- und elektronenmikroskopische Gefügeuntersuchungen. Deutung des Zähigkeitsverhaltens aufgrund der Ferritanteile und des Kohlenstoffgehaltes in dem martensitischen Gefügeanteil.     

Prüfung der Härtbarkeit schwach einhärtender Stähle mit abgeänderten Stirnabschreckproben

Eignung der in DIN 50 191 genormten Probe sowie anderer Probenarten und Prüfverfahren zur Ermittlung der Härtbarkeit besonders von schwach einhärtenden Stählen. Entwicklung einer Stirnabschreckprobe mit zylindrischer Bohrung an der Stirnseite und einer zusätzlichen Querbohrung (zur Ableitung des Wasserstrahles und Verhütung von Luft- oder Wasserdampfansammlungen). Vergleich von Stirnabschreckhärtekurven und -streubändern, die mit solchen Proben und anderen Probenarten erhalten wurden.     

Überblick über Verfahren zur Prüfung der Zähigkeit hochfester Stähle

Überblick über die wichtigsten Verfahren zur Kennzeichnung des Bruchverhaltens hochfester Stähle mit einer Streckgrenze über 120 kg/mm² unter besonderer Berücksichtigung der Ermittlung ihrer Bruchzähigkeit. Möglichkeiten und Anwendung der linearen Bruchmechanik für die Voraussage des Werkstoffverhaltens im Bauteil unter Berücksichtigung verschiedener Beanspruchungsbedingungen.     

Zum Legierungseinfluß auf die Umwandlungs- und Ausscheidungsvorgänge bei der Abkühlung warmfester Röhrenstähle nach dem Austenitisieren – I. Chrom-Molybdän-Stähle

Untersuchung des Umwandlungs- und Ausscheidungsverhaltens von mit Chrom und Molybdän legierten Röhrenstählen sowie einigen Versuchsschmelzen. Darstellung der Ergebnisse in Zeit-Temperatur-Umwandlung- und Phasen-Schaubildern. Einfluß der Legierungselemente Kohlenstoff, Chrom und Molybdän auf die Lage der Umwandlungsbereiche sowie Art der ausgeschiedenen Phasen.     

Ermüdung hochfester Vergütungsstähle bei +20 und −70°C

Anrißfreie Ermüdungsphase, Rißbildung und Bruchlebensdauer bei Festigkeiten zwischen 1300 und 1800 N/mm² von martensitischem und teilbainitischem Anlaßgefüge.     

Die unterschiedliche Zähigkeit verschieden wärmebehandelter hochfester Stähle gleicher Zugfestigkeit am Beispiel des Vergütungsstahls 50 CrMo 4

Erzeugung von vier Gefügen mit gleicher Zugfestigkeit von rd. 1200 MPa durch geeignete Wärmebehandlungen. Differenzierung der Gefüge durch die Brucheinschnürung bei 77 K und die Bruchzähigkeit bei 173 K. Zusammenhang der Zähigkeitswerte mit dem raster-elektronenmikroskopisch festgestellten Bruchflächenaussehen und mit den elektronenmikroskopisch festgestellten Anordnungen der Versetzungen und Ausscheidungen. Folgerungen für eine günstige Zähigkeit bei hoher Streckgrenze und hohem Streckgrenzenverhältnis.     

Beitrag zur Herstellung von magnesitaushärtbarem Nickel-Kobalt-Molybdän-Stahl

Zusammenstellung martensitaushärtbarer Stähle. Metallurgische Grundlagen für das Erschmelzen, Sauerstofflöslichkeit und -aktivität. Beeinflussung der Stickstoff- und Wasserstofflöslichkeit. Erschmelzen von 18 NiCoMo-Stählen. Einfluß der Einsatzstoffe und Schmelzvorschriften. Betriebsergebnisse und technologische Werte für das Schmelzen im Induktionsofen unter Argon als Schutzgas.     

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.     

Untersuchung des Ausscheidungsverhaltens in hochfesten martensitaushärtenden Nickelstählen

Untersuchungen über das Aushärtungsverhallen von hochfesten martensitaushärtenden Stählen mit rd. 15% Ni und 7% Co sowie mit 18% Ni und 5,5 oder 8% Co durch Messung der Härte, Koerzitivfeldstürke und des elektrischen Widerstandes sowie licht- und elektronenmikroskopische Beobachtung des Gefüges nach Austenitisieren und Warmauslagern jeweils unterschiedlicher Dauer bei verschiedenen Temperaturen. Einfluß einer Kaltverformung vor dem Warmauslagern. Kennwerte im Zugversuch und magnetische Sättigung. Erklärung der ermittelten Eigenschaften an Hand der Gefügebeobachiungen.     

Zusammenhang zwischen der im instrumentierten Kerbschlagbiegeversuch ermittelten Bruchverformungsarbeit und der dynamischen Rißzähigkeit hochfester Stähle in Abhängigkeit von Temperatur und Kerbschärfe

An den Stählen St 52-3 und 35 NiCrMoV 12 5 wurden im instrumentierten Kerbschlagbiegeversuch bei einer Schlaggeschwindigkeit von 5 m/s die Bruchverformungsarbeit und die dynamische Rißzähigkeit bei unterschiedlicher Kerbschärfe und Prüftemperatur bestimmt. Es wurden die Einflüsse aufgezeigt, die bei der Bestimmung der wahren Bruchverformungsarbeit E_d gegenüber dem beim Kerbschlagbiegeversuch aufgenommenen Arbeitsverbrauch a_K berücksichtigt werden müssen. Die Versuchsergebnisse wurden verglichen und diskutiert, wobei auch die Gültigkeit einer Modellvorstellung von A. S. Tetelman zur Bestimmung der Rißzähigkeit an endlich gekerbten Proben überprüft wird.     

Der Einfluß von Sulfideinschlüssen auf Heißrißneigung und Zähigkeitseigenschaften in der wärmebeeinflußten Zone hochfester Stähle beim Schweißen

Prüfung der Heißrißneigung im Heißzugversuch. Ermittlung von Zugfestigkeit und Brucheinschnürung beim Aufheiz- und Abkühlvorgang. Herleitung einer Kenngröße für das Heißrißverhalten. Deutung unterschiedlichen Rißverhaltens durch verschiedene Sulfidformen. Vergleich der Ergebnisse aus dem Heißzugversuch mit dem Verhalten von Schweißverbindungen.     

Einfluß der chemischen Zusammensetzung auf das Langzeitverhalten von Chrom-Molybdän-Stählen

Zeitstandversuche bei 500 bis 600 °C an Proben aus acht Versuchsschmelzen mit rd. 0,15% C, 0,1,1 oder 2,4% Cr und 0,35 0,5 oder 1% Mo bis zu 30 000 h. Beziehungen zwischen dem Kleinstwert der Dehngeschwindigkeit und der Kriechdehnung. Vergleich der mittleren Dehngeschwindigkeit für den Bereich von 0,2 bis 0,5% Kriechdehnung. 1%-Zeitdehngrenze und Zeitstandfestigkeit für 1000 bis 100 000 h, Änderung von Zeitstandbruchdehnung und -einschnürung sowie der Härte in Abhängigkeit von der Versuchsdauer.     

Zeit-Temperatur-Aufschmelzschaubilder einiger gebräuchlicher Schnellarbeitsstähle

Ermittlung der Solidustemperatur und Erstellung von Zeit-Temperatur-Aufschmelz-(ZTAS-)Schaubildern zur Kennzeichnung der Grenzen für den Beginn des Eckigwerdens der Carbide, das Auftreten von Anschmelzungen sowie für die Neubildung von Eutektikum beim Austenitisieren der Schnellarbeitsstähle S18-1-2-5 mit rd. 0,82% C, 5% Co, 4% Cr, 1% Mo, 2% V und 18% W, S6-5-2 mit rd. 0,85% C, 4% Cr, 5% Mo, 2% V und 6% W, S 6-5-2-5 mit rd. 0,85% C, 5% Co, 4% Cr, 5% Mo, 2% V und 6% W, SC 6-5-2 mit rd. 1% C, 4% Cr, 5% Mo, 2% V und 6% W sowie S10-4-3-10 mit rd. 1,3% C, 10% Co, 4% Cr, 4% Mo, 3% V und 10% W. Zusammenhang zwischen Solidustemperatur und empfohlenem Härtetemperaturbereich sowie zwischen den Austenitisierungs-bedingungen und der Austenitkorngröße. Erstellung von Zeit-Temperatur-Korngrößenschaubildern.     

Kriechrißverhalten typischer Kraftwerksbaustähle

Zur Auslegung und Überwachung von Hochtemperaturbauteilen für Kraftwerke und thermische Anlagen werden Kenntnisse über das Kriechrißverhalten unter langzeitiger Beanspruchung benötigt. Auf der Basis von Kriechrißversuchen sind für wichtige Kraftwerksbaustähle geometrie- und beanspruchungsunabhängige Beschreibungen zur Kriechrißeinleitung und zum Kriechrißfortschritt zu gewinnen. An vier Kraftwerksbaustählen wurden mit Proben unterschiedlicher Form und Größe Kriechrißversuche in einem weiten Beanspruchungsbereich durchgeführt. Dabei wurden Kriechrißgeschwindigkeiten bis herab zu 5 · 10^?5 mm/h bei Versuchsdauern bis zu 14 000 h erreicht. Die Kriechrißgeschwindigkeit der bei 550°C untersuchten Stähle 30 CrMoNiV 4 11, X 22 CrMoV 12 1 und X 20 CrMoV 12 1 läßt sich mit dem Parameter C₂^* in deutlich engeren Streubändern beschreiben als mit den Parametern C₁^* und K_l. Nur für den bei 450°C untersuchten Stahl X 12 CrNiMo 12 2 eignet sich der Parameter K_l besser zur Beschreibung der Kriechrißgeschwindigkeit. Die Kriechrißeinleitung läßt sich mit einem Zwei-Kriterien-Diagramm abschätzen, das für größere Proben und damit vermutlich auch für größere Bauteile eher überkonservativ ist.