Untersuchungen zum Einfluß höherer Mo-Gehalte auf das Korrosionsverhalten von höherfesten nichtrostenden ferritisch-austenitischen Stählen

An geschmiedeten Proben unterschiedlicher Wärmebehandlungsquerschnitte aus ferritisch-austenitischen Stählen mit 20–28% Cr, 1,5–6% Mo, ca. 5% Ni, bis ca. 1,5% Cu und bis zu je 0,25% Nb, V und N wurden Untersuchungen auf interkristalline Korrosion, Lochtraß- und Spaltkorrosion in Cl-haltigen Medien, Salpetersäurebeständigkeit und Spannungsrißkorrosion durchgeführt. Die Untersuchungsergebnisse sind wie folgt: Die untersuchten Stähle erwiesen sich selbst bei größeren Mengen an Ausscheidungen auf den Korn- und Phasengrenzen als beständig gegen interkristalline Korrosion im verschärften Strauß-Test. Ursache hierfür ist die unkritische Cr-Verarmung aufgrund der verhältnismäßig geringen Cr-Abbindungsrate in den auftretenden Nitridmodifikationen. Die Lochfraß- und besonders die Spaltkorrosionsbeständigkeit gegen Cl-Ionen wird ab 3,2% Molybdän sprungartig verbessert. Ab ～4% Mo führt die zunehmende Ausscheidungsmenge besonders bei größeren Wärmebehandlungsquerschnitten wieder zu einem Rückgang der Spaltkorrosionsbeständigkeit. In konzentrierter siedender HNO₃ nimmt die Materialverlustrate mit zunehmendem Mo-Gehalt und mit sinkender Abkühlgeschwindigkeit, entsprechend steigendem Wärmebehandlungsquerschnitt, infolge erhöhter Ausscheidungsmenge auf den Korngrenzen zu. Das SpRK-Verhalten zeigt keine bemerkenswerte Abhängigkeit vom Mo-Gehalt. Ein ferritisch-austenitischer Stahl mit rd. 25% Cr, 3,5% Mo, 5% Ni und festigkeitssteigernden Legierungszusätzen von Nb, V, N, der auch Cu-Gehalte von über 1% enthalten kann, weist bei gleichen Festigkeitskennwerten wie X 4 CrNiMoNbVN 27 6 2 wesentlich verbesserte Cl-lonenbeständigkeit auf. Der auf 0,03% begrenzte C-Gehalt gewährleistet IK-Beständigkeit im verschärften Strauß-Test. Dieser Stahl, der die Bezeichnung X 3 CrNiMoNbVN 25 6 4 (Werkstoff-Nr. 1.4530) trägt, wurde in der Zwischenzeit vorwiegend in Schmiedestücken mit Wanddicken bis zu ca. 180 mm für chemisch und mechanisch hoch beanspruchte Teile im Maschinenbau eingesetzt.     

Einfluß der Wärmebehandlung und Legierung auf die Kaltverfestigung von Manganhartstahl

An Stählen mit rd. 0,65 bis 1,35% C, 0,2 bis 1,75% Si, 6,0 bis 18,55% Mn, 0,02 bis 0,08% P, ≦0,008% S und teils Zusätzen an 1,7 oder 3,05% Cr, 1,0 oder 1,5% Mo, 0,065% N und 1,7% Ni Untersuchungen über den Einfluß der chemischen Zusammensetzung, der Korngröße und der Karbidanordnung auf das Verfestigungsverhalten im Zugversuch, die Magnetisierbarkeit und die Gefügebeschaffenheit. Vergleich der Ergebnisse mit Schrifttumsangaben und Folgerungen, z. B. über den Einfluß von Stapelfehlern sowie Anteilen an ε- und α-Martensit auf die Festigkeitssteigerung.     

Einfluß der Kaltverformung auf das Zeitstand- und Kriechverhalten einiger warmfester austenitischer Stähle

Zeitstandversuche an den Stählen X 10 NiCrAITi 32 20, X 8 CrNiMoNb 16 16 und X 10 NiCrMoTiB 15 15 bei 650 °C bis zu 6 000 h nach dem Lösungsglühen und anschließender Kaltverformung zwischen 0 und 60%. Einfluß der Kaltverformung auf die Zeitstandfestigkeit und die niedrigste Kriechgeschwindigkeit. Zeitbruchdehnung und -einschnürung in Abhängigkeit von der Kaltverformung. Licht- und elektronenmikroskopische Untersuchung der Ausscheidungsvorgänge und der Änderungen des Versetzungsnetzwerks. Zusammenhang zwischen der Erniedrigung der Kriechgeschwindigkeit und dem Kohlenstoffgehalt.     

Einfluß einer dreistufigen Vergütung auf die mechanischen Eigenschaften niedriglegierter schweißbarer Stähle

Möglichkeiten zur Verbesserung der Sprödbruchsicherheit bekannter Stähle für Kernenergieanlagen durch eine Dreistufenvergütung. Versuche dazu an zehn niedriglegierten Stählen und vier Versuchsschmelzen mit jeweils fünf bis sechs Blöcken mit angestrebter unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung sowie an 10-t-Versuchsschmelzen zum Beispiel mit 0,14 % C, 0,38 % Si, 1,56 % Mn, 0,51 % Mo, 0,038 % Nb und 1,33 % Ni. Mit Zugproben, DVM-, ISO-Spitzkerb- und Scharfkerbproben metallographische, dilatometrische und übermikroskopische Untersuchungen des Einflusses einer dreistufigen Vergütung auf die Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften und Schweißbarkeit dieser Stahle. Zusammenhang zwischen der chemischen Zusammensetzung und der Wirkung der Wärmebehandlung. Vorschlag für einen hochbeanspruchbaren schweißunempfindlichen Stahl und Hinweis für seine Verwendung.     

Dauerschwingverhalten nichtrostender Stähle unter gleichzeitiger korrosiver Beanspruchung,Teil 1: Verhalten bei erhöhten Temperaturen und in korrosiver Heißgasatmosphäre

In einer Übersicht werden die bislang am Lehrstuhl für Werkstoffkunde und Mechanische Technologie der Universität Kaiserslautern durchgeführten Untersuchungen des Dauerschwingverhaltens nichtrostender Stähle vorgestellt. Es wird eine Prüfeinrichtung beschrieben, mit der das Schwingverhalten metallischer Werkstoffe bei erhöhten Temperaturen bis zu 700°C bei gleichzeitiger Einwirkung heißer Gase ermittelt werden kann. Für die mit dieser Apparatur untersuchten hochlegierten Stähle X 5 CrNi 18 9 (1.4301), X 10 CrNiMoTi 18 10 (1.4571) und X 5 CrTi 12 (1.4512) ist die Verringerung der Schwingfestigkeiten in erster Linie durch die erhöhte Versuchstemperatur bedingt. Der zusätzliche festigkeitsmindernde Einfluß der korrosiven dampfförmigen Phase eines Modellkondensates bzw. H₂O-HCI-Gemisches ist bei den gegebenen Versuchsbedingungen vergleichsweise gering. Bei Betriebsfestigkeitsuntersuchungen mit verschiedenen Beanspruchungskollektiven ergeben sich für den Stahl 1.4571 bei allen Versuchstemperaturen die kürzesten Lebensdauern erwartungsgemäß für den reinen Einstufenversuch (Wöhler-Versuch).     

Restlebensdauerermittlung von warmfesten Stählen mit Hilfe von Dehnungswechselversuchen

Angaben über die Restlebensdauerermittlung mit Hilfe verschiedener Lebensdaueranteilregeln und mit Hilfe von Zeitstandversuchen an verwendeten Materialien. Charakterisierung des Verformungsvermoˇgens warmfester Stähle mittels der Einschnürung und Bruchdehnung und der Lastwechselzahl bis zum Bruch in Dehnungswechselversuchen. Einfluß von Gefügeänderungen und Porenbildung. Versuchsergebnisse an einem Stahl AISI 304 mit 0,016 % C, 20,2 % Cr und 9,8 % Ni und an X 6 CrNi 1811. Angaben über die Restlebensdauerermittlung mit Hilfe von Dehnungswechselversuchen. Prüfung der Methode nach Langzeitauslagerungen unter Spannung sowie mit Dichtemessungen an vier warmfesten Stählen.     

Die spezifische Wärmekapazität von metallischen Werkstoffen. – I. Teil: Ferritische,umwandlungsfähige Stähle

Beschreibung des verwendeten adiabatischen Hochtemperaturkalorimeters. Wahre und mittlere spezifische Wärmekapazität zwischen 50 und 400 bzw. 650°C der Stähle St 35, 13 CrMo 4 4, 10 CrMo 9 10, X 20 CrMoV 12 1, 12 Ni 19 und X 8 Ni 9. Ergänzende Untersuchungen an dem ferritisch-austenitischen Stahl X 20 CrNiSi 25 4. Aufspaltung der Meßwerte in den Anteil nach Debye sowie in den anharmonischen, elektronischen und magnetischen Beitrag zur spezifischen Wärmekapazität.     

Die martensitischen Umwandlungen in kohlenstoffarmen austenitischen Chrom-Nickel-Stählen

Dilatometrische, röntgenographische, metallographische und magnetische Untersuchung über die Umwandlung von metastabilem Austenit bis —196 °C in 19 Stählen mit rd. 0,05% C, 7,3 bis 22,4% Cr, 2,6 bis 17,9% Ni und geringen Gehalten an den üblichen Begleitelementen von Stahl. Aufstellung eines martensitischen Umwandlungsschaubildes in Abhängigkeit vom (Cr + Ni)-Gehalt mit einem Tripelpunkt. Metallographische Unterscheidung von γ, ? und α_? im Feingefüge und im Oberflächenrelief. Vergleich des martensitischen Umwandlungsschaubildes der Chrom-Nickel-Stähle mit dem der Manganstähle. Herkunft der ?-Phase.     

Über die Einschlußbildung in unberuhigt erstarrenden Stählen

Vordesoxydation unberuhigt erstarrender Stähle mit Aluminium, Silicium, Zirkon und Titan in einem 15-kg-Vakuuminduktionsofen, an einer 1,8-t-Versuchsschmelzanlage und in der Pfanne eines Stahlwerkes mit 200-t-Siemens-Martin-Öfen. Verfolgung der Einschlußmenge, der Einschluß- und Stahlzusammensetzung mit metallographischen und ehemischen Untersuchungen sowie mit der Mikrosonde von der Vordesoxydation bis zum erstarrten Block. Untersuchung des Einflusses der Stahlzusammensetzung auf die Einschlußbildung sowohl bei der Vordesoxydation als auch im Block. Deutung der Einschlußbildung im Block durch sekundäre Desoxydationsreaktionen. Folgerungen für die betriebliche Herstellung unberuhigter Stähle.     

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.     

Austenit-Kornwachstum unlegierter Stähle bei 700 bis 1200 °C

Untersuchungen über das Austenit-Kornwachstum beim Erwärmen von unlegierten Stählen mit rd. 0,15 bis 1,2 % C in einer Vakuum-Heizkammer bis auf rd. 1200 °C. Entsprechende Untersuchungen nach Abkühlung auf Raumtemperatur an der Oberfläche und im Innern der Proben. Zusammenhang zwischen den jeweils ermittelten Korngrößen.     

Einige Eigenschaften titanhaltiger,feinkörniger Baustähle

An drei Stählen mit rd. 0,18% C, rd. 0,45% Si, 0,87 bis 1,39% Mn, 0,028 bis 0,080% Al ohne und mit 0,04 und 0,20% Ti Durchführung zahlreicher Untersuchungen zur Ermittlung der Ursache für die geringe Kerbschlagzähigkeit von mit Titan legierten, feinkörnigen Baustählen.     

Einfluß von hohem allseitigem Druck auf das Umwandlungsverhalten von Stählen

Untersuchungen (mit einer Tetraederamboβpresse) über den Einfluβ von allseitigem Druck (rd. 6,25 bis 34 kbar) auf das Umwandlungsverhalten von Stählen Gk 45 und 50 CrV 4 bei kontinuierlicher Abkühlung und isothermischer Versuchsführung. Darstellung der Ergebnisse in Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubildern und Folgerungen über die den Verschiebungen der Umwandlungslinien im Gefüge entsprechenden Vorgänge.     

Einfluß der flüchtigen Bestandteile der Kohle auf das Zerfallsverhalten von Eisenerz bei der Reduktion im Drehrohrofen

Experimentelle und mikroskopische Untersuchungen zum Einfluß der flüchtigen Bestandteile der Kohle im Temperaturbereich von rd. 500 bis 800 °C auf die Reduktion von Hämatiterzen zu Magnetit unter den Bedingungen der Direktreduktion von Eisenerzen mit Kohle im Drehrohrofen. Angaben über die dabei auftretenden Volumenveränderungen in Abhängigkeit von der Erzart sowie über den dadurch verursachten Erzzerfall. Erörterung der Möglichkeiten zur Vermeidung der Reduktionsvorgänge unterhalb 800 °C und zur Verringerung des Stückerzzerfalls durch hohe Aufheizgeschwindigkeit oder thermische Vorbehandlung der Kohle.     

Eigenschaften nichtstabilisierter vollaustenitischer Stähle für die Verwendung im Reaktorbau und Dampfkesselbetrieb

Langzeit-Glühversuche zwischen 400 und 900 °C sowie Zeitstandversuche bei 650 °C an unterschiedlich wärmebehandelten Proben von fünf Stählen mit 0,040 bis 0,058% C, 16,00 bis 16,85% Cr, 1,89 bis 2,64% Mo, 12,15 bis 16,30% Ni und unterschiedlichen Gehalten an Stickstoff (bis 0,164%) und Bor (bis 0,0077%). An den unterschiedlich behandelten Proben Durchführung von Kerbschlagbiegeversuchen, Korrosionsversuchen, metallographischen Untersuchungen sowie mikrochemischen und röntgenographischen Analysen der Rückstände zur Erfassung der Eigenschaftsänderungen und des Ausscheidungsverhaltens.     

Zur Frage der Rotbruchempfindlichkeit weicher,unberuhigt vergossener Stähle

An achtzehn im Vakuum-Induktionsofen erschmolzenen, unberuhigt vergossenen weichen Stählen mit 0,002 bis 0,016% C, 0,01 bis 0,12% Mn, 0,007 bis 0,038% P, 0,003 bis 0,025% S und 0,003 bis 0,055% 0, zwei im Mittelfrequenz-Induktionsofen hergestellten unberuhigt vergossenen Stählen mit 0,035 bis 0,044% C, 0,08 bis 0,15% Mn, rd. 0,034% P und 0,017% S und einem unberuhigt vergossenen Sauerstoffaufblas-Stahl mit 0,04% C, 0,05% Mn, 0,015% P und 0,015% S Untersuchung der Rotbruchneigung im Temperaturbereich von 850 bis 1150 °C. Einfluß des Schwefel-, Sauerstoff- und Mangangehaltes auf die Rotbruchempfindlichkeit weicher, unberuhigt vergossener Stähle. Ableitung einer Kenngröße zur Beurteilung der Rotbruchneigung derartiger Stähle.     

Einfluß nichtmetallischer Einschlüsse auf die Zerspanbarkeit des Stahles Ck 45

An 19 im Siemens-Martin-Ofen, im Sauerstoffaufblaskonverter und im Elektroofen hergestellten und mit einer Sonderlegierung desoxydierten Schmelzen des Stahles Ck45 mit 0,42 bis 0,50% C, 0,15 bis 0,35% Si und 0,50 bis 0,80% Mn Untersuchung ihrer Zerspanbarkeit in Kurzzeit- und Langzeitdrehversuchen sowie der chemischen Zusammensetzung der auf Span- und Freiflächen der Hartmetalldrehwerkzeuge der Zerspanungs-Anwendungs-gruppe P 20 bei der Zerspanung abgelagerten Schutzschichten. Bewertung der Belagbildung für die einzelnen Schmelzen. Zusammenhang zwischen den Belägen und den aus den Stählen isolierten, chemisch, röntgenographisch und mikroskopisch untersuchten niehtmetallischen Einschlüssen. Austenitkornwachstum und Härtbarkeit der Stähle im Zusammenhang mit ihrer Neigung zur Belagbildung bei der Zerspanung.     

Einflußgrößen für die mechanischen Eigenschaften perlitischer Stähle

Ermittlung der Kennwerte im Zug- und Kerbschlagbiegeversuch, der Austenitkorngröße, des Lamellenabstandes und der Zementitlamellendicke an Stählen mit 0,55 bis 0,90% C und einzeln oder in Kombination 0,20 bis 1,55% Si, 0,40 bis 2,40% Mn, ≦ 1,85% Co, ≦ 1,60% Cr, ≦ 1,45% Cu, ≦ 0,20% Mo, ≦ 2,10% Ni nach Austenitisieren mit anschließender Abkühlung an Luft oder isothermischer Behandlung im Warmbad auf ein lamellar-perlitisches Gefüge. Aufzeigen der Zusammenhänge. Folgerungen für die Entwicklung periitischer Stähle mit verbesserten Eigenschaften.     

Einfluß des Molybdängehaltes auf die Zeitstandfestigkeit von Chrom-Vanadin-Stählen mit unterschiedlicher Streckgrenze bei Raumtemperatur

Auswertung der Ergebnisse von Zeitstandversuchen an Stählen mit rd. 0,5% Cr, 0,25% V und 0 bis 0,95% Mo im Hinblick auf den Einfluß des Molybdängehaltes und der Streckgrenze bei Raumtemperatur auf die Zeitstandfestigkeit bei Beanspruchungszeiten bis zu 200 000 h. Folgerungen für die zweckmäßige Kombination von Molybdängehalt und Streckgrenze bei Raumtemperatur vor allem für die langen Beanspruchungszeiten.     

Einfluß einiger Legierungselemente auf die Festigkeitssteigerung von Stählen durch eine Austenitformhärtung

Zugversuche mit Ermittlung der üblichen Kennwerte und teils auch der 0,01-Grenze an austenitformgehärteten, anschlieβend bis zu 700°C angelassenen und an nach der gleichen Temperatur-Zeit-Folge “lediglich” vergüteten Proben aus fünf Stählen mit jeweils rd. 0,35% C, 5% Cr und dazu Legierungsanteilen in wechselnder Kombination von 1,6% Si, 3,0 bis 3,25% Co und 3,15 bis 3,3% Ni. Erörterung der Ergebnisse vor allem mit Folgerungen über die bei unterschiedlichem Umformgrad der Austenitformhärtung im Gefüge maβgeblichen Verfestigungsvorgänge.