Einfluß von Schwefel und Mangan sowie der Abkühlbedingungen auf die Gefügestruktur und die Zähigkeitseigenschaften von Baustählen nach der Erstarrung aus der Schmelze

Einfluß der Mangan- und Schwefelgehalte auf die Zugfestigkeit, Brucheinschnürung sowie die Gefügestruktur von Baustählen mit 0,1 und 0,2 % C im Temperaturbereich von Liquidustemperatur bis 900 °C. Einfluß der Abkühlbedingungen aus der Schmelze auf die Kenngrößen zur Beurteilung der Innenrißanfälligkeit beim Stranggießen.     

Einfluß des Kohlenstoffgehaltes auf die Hochtemperaturfestigkeit und -Zähigkeit von niedriglegierten Stählen nach Erstarrung aus der Schmelze

Bestimmung von Brucheinschnürung und Zugfestigkeit von Liquidustemperatur bis etwa 900°C an Kohlenstoff-Mangan-Stählen mit 0,015 bis 0,20% C und 1,6% Mn. Deutung dieser Werte anhand eines aufgenommenen Zustandsschaubildes. Bedeutung für die Praxis.     

Einfluß des Spannungszustandes und des Gefüges auf die Spaltbruchspannung von Baustählen

Kerbzug- und Biegeversuche mit den Stählen C 10 und C 75 bei tiefen Temperaturen. Einfluß der Kerbgeometrie auf das Bruchverhalten. Berechnung der Spannungsverteilung vor der Kerbe nach der Methode der finiten Elemente. Ermittlung der mikroskopischen Spaltbruchspannung . Berücksichtigung einer kritischen Strecke. Einflußgrößen auf die Spaltbruchspannung.     

Bewertung des Einflusses von Sulfiden auf das Bruchverhalten von Baustählen

Instrumentierte Kerbschlagbiegeversuche an Querproben aus längsgewalztem Stahl St 52-3 mit und ohne Zusatz von Cer. Einfluß der Sulfidmenge und der Sulfidausbildung auf Kerbschlagzähigkeit und Aussehen der Bruchfläche. Schlußfolgerungen für Rißeinleitung und Rißausbreitung. Spannungszustand im Kerbgrund. Zusammenhang zwischen Kaltverfestigung und Kraftbedarf für Rißeinleitung.     

Einfluß der Warmverformung auf das Umwandlungsverhalten und das Gefüge von verschiedenen niedriglegierten Stählen

Bei der Ermittlung von kontinuierlichen ZTU-Schaubildern unter dem Einfluß einer Warmverformung von rund 50% wurde festgestellt, daß die Wechselbeziehungen zwischen der verformungs- und legierungsbedingten Realstruktur des Austenits und den Umwandlungsvorgängen bei der anschließenden Abkühlung sich stark auf die Kinetik der γ/α-Umwandlung auswirkt. Änderungen im Löslichkeitsverhalten und in der Diffusionskinetik der Legierungselemente sowie in der Selbstdiffusion des Eisens als Folge der durch die bei der Umformung eingebrachten Gitterfehler im Austenit beeinflussen sowohl die Keimbildung als auch das Wachstum der verschiedenen Umwandlungsphasen. Die Ergebnisse von Versuchen an mehreren niedriglegierten Kohlenstoffstählen zeigen auf, daß die Austenitumwandlung zu Ferrit und Perlit durch eine erhöhte Konzentration an Gitterleerstellen infolge der Warmumformung beschleunigt wird. Die martensitische Umwandlung wird ebenso von der Defektstellenkonzentration im verformten Austenit in dem Sinne beeinflußt, daß die Martensit-Starttemperatur M_s im Vergleich zum unverformten Zustand zu etwa 30 bis 40°C niedrigeren Werten verschoben wird. Es liegen Beweise vor, daß die Erniedrigung der M_s-Temperatur zusätzlich mit der Entstehung einer starken {123} ?412?-Austenittextur verknüpft ist. Bei umwandlungsträgen Stahlsorten wurden beim kontinuierlichen Abkühlen umwandlungsfreie Bereiche zwischen der Ferrit/Perlit- und Bainitstufe als Folge der Warmumformung festgestellt. Teilweise wird die bainitische Umwandlung völlig unterdrückt. Die Ausbildung einer starken Textur im Austenit vor der Bainitumwandlung führt zu einer Senkung der Bainit-Starttemperatur von bis zu 100°C bei höheren Abkühlraten.     

Einfluß des Schwefel- und Mangangehaltes niedriglegierter Stähle mit unterschiedlichen Kohlenstoffgehalten auf die Hochtemperaturfestigkeit und-Zähigkeit nach der Erstarrung aus der Schmelze

Bestimmung von Brucheinschnürung und Zugfestigkeit von Liquidustemperatur bis etwa 900°C an Kohlenstoff-Mangan-Stählen mit 0,015 bis 0,21% C, 0,6% Mn und 0,011 bis 0,015% S sowie 1,6% Mn und ≦ 0,007% S. Deutung des Schwefeleinflusses und der Gefügestruktur auf die mechanischen Eigenschaften.     

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.     

Einfluß unterschiedlicher Nickel- und Molybdängehalte auf die Hochtemperaturfestigkeits- und -Zähigkeitseigenschaften austenitischer Chrom-Nickel-Stähle nach Abkühlung aus der Schmelze

An austenitischen Chrom-Nickel-Stählen mit 18% Cr wurde in Heißzugversuchen nach vorangegangenem Aufschmelzen und Erstarren der Proben der Einfluß von Ni-Gehalten zwischen 8 und 13% und von Mo-Gehalten zwischen O und 3,4% auf die Hochtemperaturfestigkeit- und -Zähigkeit ermittelt. Als Kenngrößen für die Rißanfälligkeit beim Stranggießen und Warmumformen werden das wahre Erstarrungsintervall und die Brucheinschnürung bei 1000°C benutzt. Mitzunehmendem Ni- und abnehmendem Mo-Gehalt wurde eine erhöhte Erstarrungsrißanfälligkeit festgestellt. Zur Klärung der Ursachen wurden von hohen Temperaturen abgeschreckte Proben metallographisch untersucht. Bei Cr_äq/Ni_äq = 1,45 erfolgt der Übergang von primär ferritischer zur primär austenitischer Erstarrung. Für die Erstarrungsrißanfälligkeit ist weniger die Art der Primärerstarrung sondern die während der Erstarrung gebildete Menge an δ-Ferrit von Bedeutung.     

Einfluß der Gefügeausbildung auf das Korrosionsverhalten von hochmolybdänhaltigen austenitischen Chrom-Nickel-Stählen

Untersuchung der Gefügeausbildung sowie der mechanischen und Korrosionseigenschaften an vier austenitischen CrNi-Stählen mit 4,6, 7,4, 8,5 und 8,8% Mo nach dem Lösungsglühen. Ausscheidungsverhalten nach isothermen Anlaßglühungen und Einfluß der Gefügeausbildung auf das Korrosionsverhalten.     

Zum Temperatur- und Frequenzeinfluß auf die Wechselentfestigung von Baustählen

Beitrag zur Klärung der bei der Wechselentfestigung von Baustählen ablaufenden Vorgänge in Abhängigkeit von der Temperatur und der Beanspruchungsfrequenz. Vergleich der Versuchsergebnisse an dem Stahl Ck 10 im Temperaturbereich ± 70°C und bei Beanspruchungsfrequenzen zwischen 0,01 und 10 Hz mit den Aussagen eines Wechselentfestigungsmodells auf der Grundlage der spannungsinduzierten Diffusion von Kohlenstoffteilchenatomen entlang einer durch Teilchen verankerten Versetzung. Nachweis, daß der Wechselentfestigung von Baustählen ein thermisch aktivierbarer Prozeß zugrunde liegt, nämlich die spannungsinduzierte, gerichtete Diffusion von Kohlenstoffatomen entlang Versetzungen. Ermittlung der Diffusionskonstante für den im Versetzungsschlauch ablaufenden Prozeß in Abhängigkeit von der Temperatur.     

Einfluß des Spannungsarmglühens auf die mechanischen Eigenschaften und das Gefüge von schweißsimulierend wärmebehandelten Proben aus warmfesten Feinkornbaustählen

Untersuchung der Eigenschaften des grobkörnigen Gefüges im wärmebeeinflußten Bereich neben einer Schweißnaht an simulierend wärmebehandelten Proben von sechs Feinkornbaustählen, nämlich 17 MnMoV 6 4, 17 MnNiMoV 5 4, 17 MnNiMoNb 6 6, 22 NiMoCr 3 7, 17 MnNiMo 5 4 und 17 NiCrMo 10 6. Einfluß des Spannungsarmglühens vorwiegend bei 580 °C bis 100 h Dauer auf Härte und Kerbschlagzähigkeit. Ermittlung der Übergangstemperatur für die Kerbschlagzähigkeit, der Bruchzähigkeit und der Rißfortschrittgeschwindigkeit. Zeitstandversuche bis 100 h Dauer vorwiegend bei 580 °C an glatten und gekerbten Proben sowie Entspannungsversuche an glatten Proben. Zusammenhang zwischen Zeitstandkerbempfindlichkeit, Zeitbruchdehnung, Entspannungsverhalten und Rißbildung bei Spannungsarmglühen. Abgrenzung der Bedingungen für das Entstehen von Rissen beim Spannungsarmglühen.     

Vergleich von Kriterien zur Bewertung der Sprödbruchneigung von Baustählen aus Kerbschlag- und Bruchmechanikversuchen

Kennzeichnung der Sprödbruchneigung mittels Kriterien aus den Kerbschlag- und Bruchmechanikversuchen der Stähle St 37-3 mit 0,08% C, 0,17% Si, 0,45% Mn, 0,019% P und 0,017% S sowie St 52-3 mit 0,13% C, 0,2% Si, 1,19% Mn, 0,017% P und 0,018% S mit vier und zwei verschiedenen Korngrößen zwischen rd. 10 und 100 μm. Gegenüberstellung von Bruchzähigkeit und Kerbschlagzähigkeit. Vergleich einiger Übergangstemperaturkriterien unter Berücksichtigung der statischen und dynamischen Streckgrenze. Angabe von Versprödungsfaktoren.     

Einfluß des Kohlenstoffgehaltes auf den Verlauf der Fließkurven von unlegierten Stählen bei Raumtemperatur

Zylinderstauchversuche mit parallelen Platten an elf unlegierten Stählen mit 0,10 bis 1,29% C, 0,19 bis 0,28% Si und 0,19 bis 0,76% Mn bei Raumtemperatur. Darstellung der so ermittelten Fließkurven als Parabeln höherer Ordnung k_f = k_f1 · φⁿ. Einfluß des Kohlenstoffgehaltes auf die Parabelkonstanten k_f1 und n. Daraus abgeleitete Möglichkeit zur Berechnung der Fließkurve von unlegierten Stählen in Abhängigkeit vom Kohlenstoffgehalt.     

Einfluß der Bainitausbildung auf die Zähigkeit von unlegierten Baustählen

Bei dem Zweikomponentengefüge Bainit sollte der Einfluß der Ausbildungsform auf die Zähigkeitseigenschaften, hier repräsentiert durch die Kerbschlagarbeit, untersucht werden. In Proben aus zwei Stählen, deren Zusammensetzungen den Sorten StE 690 bzw. StE 355 entsprechen, wurden durch unterschiedliche Wärmebehandlungen oder durch Variation des Mangangehaltes verschiedenartige Bainitstrukturen eingestellt. Es wurde gefunden, daß die Bainitstruktur einen sehr starken Einfluß auf die Temperaturlage der Kerbschlagarbeit-Temperatur-Kurven ausübt. Ein Übergang von feinnadeligem zu körnigem Bainit führt zu einer Verschiebung der Übergangstemperatur von über 100 K. Dieser starke Einfluß wird dadurch erklärt, daß bei nadeligem Bainit die Nadelbreite und bei körnigem Bainit die ehemalige Austenitkorngröße für die effektive Korngröße maßgebend sind.     

Zum Einfluß von Temperatur und Dehngeschwindigkeit auf die Streckgrenze von Baustählen unterschiedlicher Festigkeit

Untersuchungen an vier ferritisch-perlitischen Stählen unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung und Korngröße sowie einem bainitischen Stahl mit Streckgrenzenwerten zwischen 200 und 630 N/mm². Ermittlung deroberen und unteren Streckgrenze im Temperaturbereich zwischen 77 und 370 K bei Dehngeschwindigkeiten zwischen dem quasistatischen und dem Schlagzugversuch . Auswertung der unteren Streckgrenze nach dem Modell des thermisch aktivierten Fließens.     

Einfluß von Probenbreite und Gefügezustand auf die Kerbschlagzähigkeit allgemeiner Baustähle

Für die Stähle USt 37–1, RSt 37–1, RSt 37–2 und St 37–3 Ermittlung der Kerbschlagzähigkeit-Temperatur-Kurven mit Spitzkerbproben ähnlich ISO-V-Proben in Abhängigkeit von Probenbreite (3 bis 10 mm) und Walzendtemperatur (810 bis 1070 °C). Auswertung der Ergebnisse nach vergleichbarem Gefügezustand. Kennzeichnung des Breiteneinflusses durch Veränderung der Übergangstemperatur.     

Auswirkungen der Zugabe von Metallen der seltenen Erden im Vakuuminduktionsofen auf die mechanischen Eigenschaften von Baustählen

Prüfung des Einflusses des Schwefelgehaltes auf die mechanischen Eigenschaften von St 52-3 nach Zugabe von Seltenerdmetallen nach einem zuvor entwickelten Legierungsverfahren. Beurteilung des Reinheitsgrades und des Bruchverhaltens beim Kerbschlagbiegeversuch. Deutung der Ergebnisse im Hinblick auf die Art der Sulfidbeeinflussung.     

Zum Einfluß von Temperatur und Dehngeschwindigkeit auf die Festigkeits- und Dehnungskennwerte von Baustählen mit unterschiedlicher Festigkeit

Untersuchungen an vier ferritisch perlitischen Stählen unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung und Korngröße sowie einem bainitischen Stahl mit Streckgrenzenwerten zwischen 200 N/mm² und 630 N/mm². Ermittlung von Zugfestigkeit, Streckgrenzenverhältnis, Verfestigungsexponent, Lüders-, Gleichmaß- und Bruchdehnung sowie Brucheinschnürung in Abhängigkeit von Temperatur und Dehngeschwindigkeit. Hinweise auf Spaltbruch oder plastische Instabilität bei hohen Dehngeschwindigkeiten. Ermittlung des Übergangs von isothermischen zu adiabatischen Versuchsbedingungen.     

Der Einfluß der Dehngeschwindigkeit auf das Zeitfestigkeitsverhalten von Stählen

Bei An- und Abfahrvorgängen von Kesselanlagen und Turbinen treten niedrige Dehngeschwindigkeiten auf; ihr Einfluß auf das Zeitfestigkeitsverhalten von Stählen wurde untersucht. Dabei wurde eine Formel aufgestellt, mit der der Dehngeschwindigkeitseinfluß berechnet werden kann. Versuche ohne und mit Haltezeiten wurden verglichen.     

Einfluß von Abkühlbedingungen und Verformungsgeschwindigkeit auf die Hochtemperatureigenschaften von Baustählen beim Stranggießen

Ausgehend von der erhöhten Rißanfälligkeit mikrolegierter Baustähle beim Stranggießen wurde in Heißzugversuchen nach vorangegangenem Aufschmelzen und Erstarren der Proben der Einfluß unterschiedlicher Gehalte an Niob, Vanadin und Titan, der Verformungsgeschwindigkeit und der Abkühlbedingungen bis auf Prüftemperatur auf die Hochtemperaturfestigkeit und -zähigkeit untersucht. Als Kenngrößen zur Beurteilung der Rißanfälligkeit beim Stranggießen wurden das Erstarrungsintervall ΔT sowie der Verlauf der Brucheinschnürung zwischen 800° und 1200°C ermittelt. Nb-Gehalte bis 0,05% sowie insbesondere abnehmende Umformgeschwindigkeiten bewirken eine deutliche Verschlechterung der Zähigkeit zwischen 1200°C und 800°C. Vanadin hat bis 700°C keinen, Titan nur geringen Einfluß. Die aus der Praxis bekannte unterschiedliche Rißanfälligkeit Nb-freier und Nb-haltiger Güten war nur durch Anpassung der Versuchsbedingungen an die bei der Abkühlung der Strangoberfläche vorliegenden zyklischen Abkühlbedingungen zu klären.