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.     

Einfluß der Temperatur und Kerbschärfe auf das Sprödbruchverhalten höherfester Stähle bei Schlagbeanspruchung

Zur Bestimmung des Sprödbruchverhaltens wurden an den Stählen St 52-3 und 34 NiCrMo 74 im Tieftemperaturbereich Zugversuche an ungekerbten sowie statische und dynamische Biegeversuche an Kerbschlagproben mit verschiedenen Kerbradien durchgeführt. Aus der jeweiligen dynamischen Biegefließkraft der gekerbten Proben wurde unter Berücksichtigung der Fließbehinderung die dynamische Fließgrenze σ_S abgeschätzt. Ferner wurde die mikroskopische Spaltbruchspannung unter Zugrundelegung von theoretischen Vorstellungen aus der Bruchspannung und der jeweiligen Streckgrenze ermittelt. Die Untersuchungen ergaben eine Abnahme der Übergangstemperatur mit zunehmendem Kerbradius, die aus dem Zusammenhang zwischen Spannungskonzentrationsfaktor, Streckgrenze und mikroskopischer Spaltbruchspannung gedeutet wurde.     

Lebensdauer von Kesseln und Rißzähigkeit

Anwendung der Bruchmechanik zur Errechnung der Spannungen im Bereich rißbehafteter Rohrlochwandungen in Kesseltrommeln Vereinfachte Rechenverfahren, insbesondere zur Abschätzung der Lastspielzahl bis zum Bruch. Ermittlung der Rißzähigkeit des Stahles 19 Mn 5 bei Temperaturen bis 350 °C mit Hilfe von Rißaufweitungsmessungen. Abschätzung der Lastspielzahl bis zum Bruch bei schwellender Beanspruchung unter verschiedenen Betriebsbedingungen.     

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.     

Zum Einfluß von Temperatur und Beanspruchungsgeschwindigkeit auf die Rißzähigkeit von Baustählen mit unterschiedlicher Festigkeit

Untersuchungen an zwei territisch perlitischen Stählen und an einem bainitischen Stahl mit Streckgrenzenwerten zwischen 330 N/mm² und 630 N/mm². Ermittlung der Rißzähigkeit K_lc in Abhängigkeit von der Temperatur bei Beanspruchungsgeschwindigkeiten zwischen dem quasistatischen Versuch und schlagartiger Beanspruchung. Meßtechnische Voraussetzungen für die Durchführung von Bruchmechanikversuchen bei hohen Beanspruchungsgeschwindigkeiten. Ermittlung der kritischen Rißaufweitung δ_c und Vergleich der an kleinen 1 CT-Proben ermittelten K_lc-Werte mit den Ergebnissen von 2 CT-Proben. Unterschiede zwischen den aus instrumentierten Kerbschlagversuchen ermittelten Ergebnissen und den an instrumentierten CT-Proben gemessenen K_ld-Werten. Darstellung der Rißzähigkeit K_lc in Abhängigkeit von der im Kerbgrund berechneten Dehngrenze.     

Kinetik des Wasserstoff- und Stickstoffaustausches zwischen Gasphase und flüssigem Reineisen in Abhängigkeit von Druck,Temperatur und Badbewegung

Messung der Wasserstoff- und Stickstoffaufnahme und -abgabe durch flüssiges Reineisen mit weniger als 50 ppm Sauerstoff oder Schwefel in einer abgeänderten Sieverts-Zelle. Berechnung von Stoffübergangskoeffizienten. Veränderung der Badbewegung durch Heizzylinder aus Molybdän. Ermittlung des geschwindigkeitsbestimmenden Teilschritts durch Veränderung der Grenzflächenkonzentration c*, der Konzentrationsunterschiede (c*?c_o), der Temperatur und durch Absorptions- und Desorptionsversuche. Einfluß einer Schlackendecke auf dem Bad. Messung der Wasserstoffdiffusion in γ-Eisen.     

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.     

Ermittlung kritischer Werte der Rißspitzenöffnung an hochfesten Stählen auf der Grundlage optischer Rißprofilmessungen sowie deren Zusammenhang mit der kritischen Durchbiegung und der Bruchverformungsarbeit

Ableitung einer Beziehung zwischen der Kerbaufweitung und der Rißspitzenöffnung aufgrund optischer Rißprofilmessungen. Zusammenhang zwischen der Rißspitzenöffnung und dem Spannungsintensitätsfaktor. Statische und dynamische Versuche an großen und kleinen Dreipunkt-Biegeproben mit Ermüdungsriß im Gültigkeitsbereich der linear-elastischen Bruchmechanik zur Überprüfung dieser Beziehung bei einem normalgeglühten unlegierten Stahl mit 0,19% C, 0,34% Si und 1,4% Mn sowie drei Vergütungsstählen mit 0,16 bis 0,35% C, rd. 0,2% Si, 0,25 bis 0,55% Mn, rd. 1,3% Cr, 0,45% Mo, 2 bis 3,6% Ni und 0,02 bis 0,1 % V. Zusammenhang zwischen den bruchmechanischen Kennwerten und der kritischen Durchbiegung sowie der Bruchverformungsarbeit.     

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.     

Abhängigkeit der Streckgrenze und der Übergangstemperatur der Kerbschlagzähigkeit von der Abschreckalterung von Baustählen im Vergleich mit der Theorie des Sprödbruches

Einfluß der Abschreckalterung auf Streckgrenze und Übergangstemperatur der Kerbschlagzähigkeit. Deutungsmöglichkeiten mit Hilfe der Cottrell-Theorie. Einfluß der Ausscheidungen auf die Größen σ_i, k_y und k bzw. k₀ sowie deren Einfluß auf T_ü.     

Korrosionsverhalten austenitischer Stähle bei der Prüfung nach Huey in Abhängigkeit vom Verformungsgrad

Einfluß von Probenlage und Verhältnis Querschnittsflächen/Gesamtfläche sowie Verformungsgrad beim Schmieden auf die Massenverlustrate bei der Prüfung des Stahles X 2 CrNiMoN 18 13 auf Beständigkeit gegen Kornzerfall nach Huey. Bedeutung von Zeilenbreite und Ausmaß der Seigerungen der Legierungselemente sowie Ableitung einer Beziehung zur Beherrschung der Beständigkeit gegen Kornzerfall.     

Untersuchungen über den Zusammenhang zwischen der Form der Zeitbruchlinie warmfester Stähle und den verschiedenen Mechanismen des Kriechvorganges

Unter Berücksichtigung der rheologischen Eigenschaften der verschiedenen bis jetzt beschriebenen Verformungs- und Bruchmechanismen Ableitung von Gleichungen zur Erfassung der Anteile der für den Bruch im Zeitstandversuch maßgebenden beiden Vorgänge: die Einschnürungsbildung und die Rißbildung. Bestimmung der Temperaturabhängigkeit dieser Teilmechanismen nach dem Vorgehen von R. L. Orr, D. D. Sherby und J. E. Dorn. Auswertung von Zeitstandversuchen an einem Stahl mit rd. 1% Cr, 0,5% Mo und 0,25% V. Erörterung der bei ferritischen Stählen den Verlauf der Zeitbruchlinie im Feinbau bestimmenden Vorgänge.     

Zusammenhang zwischen Verschleiß, Rißbildungswiderstand und Spannungsintensitätsfaktor hartspröder Werkstoffe

An hartspröden Werkstoffen wie Hartmetall, gesintertes Aluminiumoxid und Porzellan Kennzeichnung ihres Verschleißmechanismus in Abhängigkeit von der Beanspruchung und der Beanspruchungstemperatur. Zusammenhang zwischen bei der Härtemessung ermittelter Rißlänge, Rißbildungswiderstand, kritischem Spannungsintensitätsfaktor und Verschleißwiderstand. Einfluß von chemischer Zusammensetzung und besonders Temperatur auf die Beziehung zwischen Spannungsintensitätsfaktor und Verschleißwiderstand. Darlegung der Gründe für den bei hohen Temperaturen gegenüber Hartmetall großen Verschleißwiderstand von gesintertem Aluminiumoxid, zum Beispiel beim Metallzerspanen.     

Verformungsspuren und Rißbildung an der Oberfläche von biegewechselbeanspruchten Flachproben hochfester Aluminiumlegierungen

Biegewechselversuche an ungekerbten, vielkristallinen Flachproben aus einer Aluminium-Magnesium-Silicium- und einer Aluminium-Zink-Magnesium-Kupfer-Legierung. Ausbildung von Gleitspuren und Anrissen an der Probenoberfläche in Abhängigkeit von den Beanspruchungsbedingungen.     

Röntgenographische Elastizitätskonstanten von Stählen bei ein- und zweiachsiger Zugbeanspruchung in Abhängigkeit von der plastischen Dehnung

Es wird über die Ermittlung von röntgenographischen Elastizitätskonstanten, REK, berichtet, die unter Anwendung des sin² -Verfahrens an einachsig zugbelasteten Flachproben und Rohrprüfkörpern unter statischem Innendruck aus drei Stählen gewonnen wurden. Der Einfluß plastischer Verformung auf die REK wurde untersucht. Bei den Rohrprüfkörpern wurde sowohl in als auch senkrecht zur Hauptdehnungsrichtung gemessen.     

Magnetische Untersuchungen über die Stabilität austenitischer Stähle zwischen der Temperatur flüssiger Luft und dem Bereich der Schmelze

Untersuchung der Austenitstabilität durch Aufnahme von Suszeptibilität-Temperatur-Kurven von drei Gruppen austenitischer Stähle, jede gekennzeichnet durch einen Stahl: 1. X 8 CrNiMoNb 16 16 mit 0,045% C, 17,13% Cr, 1,191% Mo, 0,58% Nb und 18,0% Ni; 2. X 15 CrNiSi 20 12 mit 0,10% C, 20,1% Cr, 11,8% Ni und 2,01% Si und 3. X 10 CrNiNb 18 9 mit 0,055% C, 18,2% Cr, 0,23% Mo, 0,43% Nb und 9,89% Ni sowie durch unterschiedliche Gefügeausbildung: 1. Reiner Austenit, 2. Austenit+δ-Ferrit und 3. Austenit+δ-Ferrit+α′-Martensit.     

Die elastomechanischen Eigenschaften von Reineisen und FeS2 in verschiedenen kristallographischen Richtungen in Abhängigkeit von Temperatur und Druck

Ermittlung der Richtungsabhängigkeit von E-Modul, G-Modul und Poisson-Zahl von Eisen und FeS₂ aus den Einkristallkonstanten c_ik und s_ik und Darstellung in Polarkoordinaten. Berechnung der Abhängigkeit von der Temperatur zwischen 0 und 900 K und vom Druck zwischen 0 und 10¹⁰ dyn/cm² und Vergleich der Ergebnisse von Reineisen und FeS₂.     

Einfluß von chemischer Zusammensetzung und Gefüge auf die Übergangstemperatur der Kerbschlagzähigkeit warmfester Stähle

Ermittlung der Übergangstemperatur im Kerbschlagbiegeversuch für die Gefüge Ferrit–Perlit, Bainit, Martensit und Mischgefüge aus Bainit und Martensit bei den warmfesten Stählen 24 CrMo 5 und 24 CrMoV 55. Ermittlung der Carbidgröße und -form. Bedeutung der Carbidausscheidungen für die Lage der Übergangstemperatur.     

Kinetik der Austauschreaktion zwischen Ferrit und Carbid und ihr Einfluß auf die mechanischen Eigenschaften der Stähle

Ablauf der Mangan-Austauschreaktion beim Anlassen von Martensit. Feststellung des kinetischen Zustandes durch Carbid-Isolierung. Abhängigkeit der Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften vom kinetischen Zustand. Ermittlung der Carbidoberfläche und Berechnung des Diffusionskoeffizienten.     

Über die Einstufung der Stähle nach ihren in Kerbschlagversuchen ermittelten Übergangstemperaturen

Berechnung der Sprödbruchtemperatur bei ein- und mehrachsigem Spannungszustand. Unterschiedliche Einstufung der Stähle infolge des Einflusses des Werkstoffzustandes. Gleiche Einstufung unter Berücksichtigung eines bestimmten Temperaturintervalls. Ermittlung des Temperaturintervalls an Hand von Versuchsergebnissen zu 15 °C.