Einfluß der Temperaturführung bei Warmverdrehversuchen zur Beurteilung der Warmumformbarkeit von Stählen

Warmverdrehversuche bei Temperaturen zwischen 700 und 1300 °C an technisch reinem Eisen sowie den Stählen 51 CrV 4, X 12 CrNi 18, X 7 Cr 14, X 47 CrMo 15 2, X 38 CrMoV 51 und X 125 CrMoV 5 11 und acht Versuchsschmelzen mit 0,44 % C, rd. 1 % Si und abgestuften Gehalten von Chrom, Molybdän und Vanadin. Versuche nach Erwärmen von Raumtemperatur auf Versuchstemperatur und nach vorangehendem Überhitzen auf Temperaturen zwischen 1000 und 1300 °C. Einfluß von Gefügeänderungen und Ausscheidungsvorgängen. Zusammenhang zwischen der Anzahl der Umdrehungen bis zum Bruch und der Umformtemperatur bei gleichbleibendem Gefügezustand.     

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).     

Langzeitversprödung von hitzebeständigem CrNi-Stahlblech und -Schweißgut durch Sigma-Phase

Zur Beurteilung der Versprödungsneigung des hitzebeständigen Stahles X 7CrNi2314 (AISI309) und von Schweißgut (X 12 CrNi25 21) AISI 310 für eine Betriebsbeanspruchung bei 630°C wurden Glühversuche bis zu 30 000h Dauer durchgeführt. Das austenitische Blechmaterial weist einen geringen Anteil an feinzeilig angeordnetem Ferrit auf (ca. 2 %), der sich im Verlauf der Glühbehandlung bei 630°C in Sigma-Phase und Austenit umwandelt. Obwohl damit ein Absinken der Kerbschlagzähigkeit verbunden ist, darf nicht von einer eigentlichen Versprödung gesprochen werden. Die stark anisotrope Verteilung der Sigma-Phase kann sich allerdings bei einer Beanspruchung quer zu den Zeilen ungünstig auswirken. Für die untersuchten vollaustenitischen Schweißgutproben ist kennzeichnend, daß die RT-Kerbschlagzähigkeit oberhalb 1 000 bis 3 000 h verstärkt abfällt. Die Ursache dieser Versprödung liegt in einer zunehmenden Ausscheidung von Sigma-Phase entlang den Austenitkorngrenzen. Die Ergebnisse zeigen, daß zur Beurteilung der Versprödungsneigung in einem Temperaturbereich deutlich unterhalb der optimalen Sigma-Bildungsbedingungen, Langzeitversuche mit mehr als 1000 h Glühdauer notwendig sind.     

Einfluß von Probengröße und Umformgeschwindigkeit auf die Aufnahme von Fließkurven

Bei der Aufnahme von Fließkurven ist der exakte Einfluß von Probengröße und Umformgeschwindigkeit auf die Fließspannung strittig. Zur quantitativen Ermittlung wurden in Zylinderstauchversuchen für die Werkstoffe Ck45 und X 10 CrNiTi 18 9 bei verschiedenen Umformgeschwindigkeiten und Probengrößen Fließkurven aufgenommen und die Temperaturentwicklung in den Versuchsproben gemessen. Die Untersuchungen haben folgendes gezeigt: Infolge der Umwandlung von Umformarbeit in Wärme nimmt die für die Fließspannung maßgebliche Probentemperatur während der Umformung zu. Diese ?Verfälschung” der Umformtemperatur der Probe wird durch die jeweils vorliegende Wärmeableitung in die Versuchswerkzeuge mehr oder weniger stark kompensiert. Sowohl Probengröße als auch Umformgeschwindigkeit haben über die Beeinflussung dieser Wärmeableitung einen erheblichen Einfluß auf die Fließspannung, wobei bei der Umformgeschwindigkeit dieser Einfluß teilweise den primären, festigkeitssteigernden Einfluß mehr als aufhebt. Nach den vorliegenden Ergebnissen führt die auf Fließkurven aufbauende Berechnung von Umformprozessen nur dann zu exakten Werten, wenn die thermomechanischen Verhältnisse bei Umformprozeß und Fließkurvenaufnahme ähnlich sind. In anderen Fällen ist es allerdings möglich, die jeweils benötigten Fließkurven unter Berücksichtigung der Temperaturverhältnisse mit relativ hoher Genauigkeit aus adiabaten oder isothermen Fließkurven näherungsweise rechnerisch zu bestimmen.     

Einfluß von Temperatur und Haltedauer beim Spannungsarmglühen auf den Abbau innerer Spannungen und die mechanisch-technologischen Eigenschaften von Stahl 22 NiMoCr 3 7

An einer Bramme aus einer Schmelze des Stahles 22 NiMoCr 3 7 mit rd. 0,2% C, 0,6% Mn, 0,45% Cr, 0,6% Mo und 0,95% Ni Durchführung von Untersuchungen über den Einfluß der Temperatur und der Haltedauer beim Spannungsarmglühen auf die mechanischen Eigenschaften und den Abbau von inneren Spannungen durch Ermittlung der Kennwerte im Zugversuch bei 20 und 350 °C, der Übergangstemperatur im Kerbschlagbiegeversuch für Kerbschlagzähigkeiten von 27 J und 41 J und 50% Anteil an kristallinem Bruchgefüge sowie der Übergangstemperatur im Fallgewichtsversuch (NDT-Temperatur) an bei Temperaturen im Bereich von 450 bis 730 °C jeweils bis zu 100 h geglühten, der Bramme in Querrichtung entnommenen Proben. Härtemessungen in der Wärmeeinflußzone von IIW-Aufschweißproben nach entsprechenden Glühungen. Zeitstand-Zugversuche bei Temperaturen von 450 bis 730 °C mit unterschiedlicher Beanspruchungshöhe und -dauer bis zum Erreichen einer bleibenden Dehnung von wenigstens 0,2%. Erörterung der Ergebnisse mit Folgerungen, besonders für den durch die Verringerung der Härte und die Parameter im Zeitstandversuch mittelbar gekennzeichneten Abbau von inneren Spannungen sowie (hieraus resultierend) für eine vereinfachte Glühbehandlung von Schweißverbindungen.     

Recken von hochreinem Eisen zwischen 23 °C und —196 °C

Hochreinigung eines chemisch vorgereinigten Eisenpulvers durch Sintern, Elektronenstrahlzonenschmelzen und Glühen unter trockenem Wasserstoff. Proportionalitätsgrenze, Reckalterung und Restwiderstandsverhältnis als Kenngrößen für die Reinheit. Vergleich zu Ergebnissen der Aktivierungsanalyse. Temperaturabhängigkeit der Fließgrenze zwischen +23 und -125 °C und Vergleich mit Schrifttumsangaben. Rasterelektronenmikroskopische Bruchuntersuchungen nach Zerreißen zwischen Raumtemperatur und -196 °C. Zwillingsbildung, Sprödbruchverhalten und Einfluß einer Vorverformung auf die plastische Dehnbarkeit bei -196 °C.     

Einfluß einer Wärmebehandlung auf den Bauschinger-Effekt und das Kriechverhalten bei Raumtemperatur bei dem hochfesten austenitischen Stahl X 3 CrNiMoNbN 2317 nach vorangegangenem Kaltrecken

Zug- und Druckversuche sowie Kriechversuche von 15 min Dauer unter Zug- oder Druckbeanspruchung bei Raumtemperatur an dem Stahl X 3 CrNiMoNbN 23 17 mit 0,027% C, 0,63% Si, 5,49% Mn, 0,46% N, 24,46% Cr, 3,21 % Mo, 0,16% Nb und 16,83% Ni und mit einer 0,2%-Dehngrenze von 568 N/mm². Einfluß einer Vorreckung um 0,2 bis 1 % sowie einer anschließenden Wärmebehandlung zwischen 300 und 600 °C. Einfluß des Glühens auf die Kerbschlagarbeit und die Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion.     

Beschreibung von Ver- und Entfestigungsvorgängen am Beispiel austenitformgehärteter Stähle mit Hilfe von Fließkurven

Fließkurven beschreiben das Formänderungsvermögen von Werkstoffen. Gleichzeitig liefern sie Informationen über die Wechselwirkung zwischen der Ver- und Entfestigung, wobei diese beiden Eigenschaften temperaturabhängig sind. Fließkurven wurden an Stählen aufgenommen, die sich im wesentlichen in ihrem Kohlenstoffgehalt unterscheiden. Die Bestimmung der Formänderungsfähigkeit erfolgte bei Temperaturen, die denen entsprechen, bei denen eine Austenitformhärtung vorgenommen wird. Die mathematische Beschreibung der Fließkurven läßt erkennen, daß zunächst mit steigender Umformtemperatur die Verfestigungsrate abnimmt. Der Kohlenstoffgehalt erhöht dagegen die Verfestigungsrate. Die dynamische Erholung wird mit wachsender Umformtemperatur beschleunigt, ebenso mit steigendem Kohlenstoffgehalt.     

Beitrag zur Untersuchung der Einflußgrößen auf die Zeitstandfestigkeit des Stahles X 6 CrNiMo 1713

Zeitstandversuche an 32 Schmelzen mit einer chemischen Zusammensetzung ähnlich der des Stahles X 6 CrNiMo 17 13 bei Prüftemperaturen zwischen 550 und 700 °C. Ermittlung der 10 000-h-Zeitstandfestigkeit bei 600, 650 und 700 °C mit Hilfe einer linearen multiplen Regressionsanalyse unter Berücksichtigung von zehn Elementen der chemischen Zusammensetzung, Resten einer vorangegangenen Kaltverformung und der Korngröße als unabhängigen Veränderlichen. Überprüfung der Treffsicherheit der abgeleiteten Gleichungen anhand von Schrifttumsangaben. Weitere Hinweise aus dem Schrifttum.     

Untersuchungen zur Wärmeübertragung bei der Spritzwasserkühlung von Stahlplatten

Mittels eines instationären Untersuchungsverfahrens wurde der Wärmeaustauschvorgang bei der Wasserabspritzung in einem sich auf die Kühlstrecke einer Warmwalzanlage beziehenden Bereich untersucht. Es wurde der Einfluß von Wasserbeaufschlagungsdichte, Oberflächenstoßdruck, Wasserschicht und Material auf den Wärmetransport überprüft. Die gesamte Oberflächenwärmestromdichte wurde als passende Größe zur Beschreibung der Wärmeübertragung bei der Wasserabkühlung besonders im Bereich der instabilen Filmverdampfung ausgewählt. Quantitativ wurde diese Größe unter verschiedenen Abkühlbedingungen ermittelt. Nach Forderung der Kühlungssimulationsaufgabe wurde die ?Stepwise Regression Procedure“ verwendet, um die Form und die entsprechenden Parameter der Regressionsformeln festzustellen. Die Ergebnisse für X 5 CrNi 18 8 wurden dargestellt. Solche mathematische Darstellungen können Wärmerandbedingungen in den Bereichen der stabilen und instabilen Filmverdampfung sowie der Blasenverdampfung kontinuierlich erfassen. Die Ergebnisse enthalten die wichtigsten Einflußfaktoren, wie einerseits Oberflächentemperatur (150–850°C) und andererseits Wasserbeaufschlagungsdichte (300–1500 l/(m² · min)). Diese Methode eignet sich als Grundlage zur Ermittlung der Wärmerandbedingungen unter den verschiedenen simulierten Kühlungsbedingungen und stellt somit den Ansatz eines zuverlässigen Modells zur Simulation und Optimierung des Warmwalzprozesses bzw. des Wärmebehandlungsprozesses und schließlich auch der ganzen Anlage dar.     

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.     

Einfluß des Gefüges und der Belastung auf den Wälzverschleiß des martensitaushärtbaren Stahles X 2 NiCoMo 1885

Unterschiedlich ausscheidungsgehärtete Gefüge des Stahles X 2 NiCoMo 1885 wurden in einem Zwei-Scheiben-Prüfstand einer Wälzbeanspruchung bei Mangelschmierung unterzogen. Der Einfluß der Gefüge bei gleicher und unterschiedlicher Härte sowie der Einfluß unterschiedlicher Hertzscher Pressung auf das Verschleißverhalten wurden untersucht. Als Meßgrößen zur Beurteilung des Widerstandes gegen Wälzverschleiß wurden die Reibungszahl, die Laufflächenrauheit und der massenmäßige Verschleißbetrag ermittelt. Es zeigte sich, daß der martensitische, ausscheidungsgehärtete Stahl unter den gewählten experimentellen Bedingungen den Stählen 42 CrMo 4 und X 155 CrVMo 121 deutlich im Widerstand gegen Wälzverschleiß überlegen war.     

Der Einfluß der Wärmebehandlung auf das Langzeitverhalten des Stahles 30 CrMoNiV 5 11 bei 550 °C

Untersuchungen über das Langzeitverhalten des Stahles 30 CrMoNiV 5 11 mit rd. 0,30 % C, 1,1 % Cr, 1,2 % Mo, 0,7 % Ni und 0,3 % V nach verschiedener Wärmebehandlung an versuchsmäßig hergestellten und aus Schmiedestücken nach einer betrieblichen Wärmebehandlung entnommenen Proben. Einfluß der Wärmebehandlung auf das Zeitstandverhalten bei 550 °C und auf die Bruchvorgänge. Veränderung des Gefügeaufbaues während des Zeitstandversuches und die sich daraus ergebenden Zusammenhänge mit dem Langzeitverhalten.     

Gefügebesonderheiten des artgleichen Schweißgutes des hochwarmfesten Werkstoffes X 20 Cr MoV 121

Einfluß der Wärmeführung (Zwischenabkühltemperatur, Anlaßbehandlung) nach dem Schweißen auf den Gefügezustand des X 20 CrMoV 121-artgleichen Schweißgutes. Lichtmikroskopische Untersuchung von (δ-Ferrit und in Martensit umgewandeltem Restaustenit nach einmaligem Anlassen des Schweißgutes sowie nach einer anschließenden Langzeitauslagerung (bei 550°C) bzw. einer zweiten Anlaßbehandlung (bei 760°C).     

Mechanische Eigenschaften des Stahles 8 CrMoNiNb910 in Abhängigkeit vom Gefügezustand

Zugversuche bei Raumtemperatur bis 600 °C und Zeitstandversuche bei 500 bis 600 °C bis rd. 75 000 h an zwei Schmelzen des Stahles 8 CrMoNiNb910 mit rd. 0,08% C, 0,3% Si, 0,7% Mn, 0,012% N, 0,005% Al, 2,34% Cr, 0,95% Mo, 0,8% Nb und 0,64% Ni im bainitischen und im ferritischen Gefügezustand. Einfluß eines Glühens bei überhöhten Temperaturen von 650 bis 800 °C auf die Eigenschaften im Zugversuch. Einfluß einer Auslagerung bei 500 bis 600 °C bis 30000 h Dauer mit und ohne gleichzeitige mechanische Beanspruchung auf die Eigenschaften im Zugversuch bei Auslagerungstemperatur und auf das Zähigkeitsverhalten im Kerbschlagbiegeversuch bei Raumtemperatur.     

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.     

Lösungsglühen von Carbiden bei relativ niedrigen Temperaturen und Überprüfung mit elektrochemischen Methoden

In der vorliegenden Arbeit wird über Wärmebehandlungen zur Lösung von Chromcarbiden als Vorbeugungsmaßnahme zur Verhinderung der interkristallinen Korrosion berichtet. Vor dem Hintergrund einer möglichen Energieeinsparung wurde ein Temperaturbereich gewählt, der knapp unter dem der industriellen Praxis von 1050°C liegt. Gleichzeitig werden die elektrochemischen Untersuchungsmethoden der Anfälligkeit für interkristalline Korrosion den genormten Methoden gegenübergestellt, um die Anwendungsmöglichkeiten und ihre Verläßlichkeit zu bewerten und einzustufen. Die Ergebnisse zeigen, daß dem Kornzerfall durch Wärmebehandlungen bei 950°C entgegengewirkt werden kann. In vielen Fällen wird diese Temperatur, die rund 100°C unter der in der Industrie angewandten liegt, eine bedeutende Energieeinsparung beinhalten. Allerdings ist diese niedrige Lösungsglühtemperatur nur für molybdänfreie Stähle anzuwenden; für molybdänhaltige, nichtrostende Stähle ist bei Gehalten über rd. 2,5 % Mo eine höhere Lösungsglühtemperatur nach wie vor erforderlich. Das elektrochemische E.P.R.-Verfahren ist eng mit den Versuchen A, C und E der Norm ASTM-A-262 verknüpft. Diese Tatsache wie auch die Einfachheit, Schnelligkeit und der zerstörungsfreie Charakter führen die Autoren zu der Überzeugung, daß die elektrochemische Methode ein idealer Test zur Ermittlung der Anfälligkeit für interkristalline Korrosion ist.     

Beitrag zum Einfluß einer Unterbrechung der mechanischen Beanspruchung auf das Kriechverhalten eines hochwarmfesten Stahles

An dem Stahl X8 CrNiNb 16 13 Durchführung von Kriechversuchen bei 600, 650, 700 und 750 °C mit einer Dauer bis zu 1000 h mit Unterbrechungen der mechanischen Beanspruchung. Messung der Kriechgeschwindigkeit vor und nach der Beanspruchungsunterbrechung im sekundären Kriechbereich. Einfluß von Prüftemperatur, Beanspruchungshöhe und -dauer und Dauer der Beanspruchungsunterbrechung auf die Änderung der Kriechgeschwindigkeit.     

Der Einfluß von Stickstoffgehalten zwischen < 0,002 und 0,016% in Reineisen mit 0,002 bis 0,065% C und 0,001 bis 0,163% O auf die mechanischen Eigenschaften und das Sprödbruchverhalten nach Normalglühen und künstlicher Alterung

Schrifttum. Herstellung des Versuchswerkstoffes; die Korngröße nach dem Schmieden, Normalglühen sowie einer künstlichen Alterung; Temperaturabhängigkeit der Kerbschlagzähigkeit und der mechanischen Eigenschaften bei Raumtemperatur nach Normalglühen sowie nach einer künstlichen Alterung. Zusammenhang zwischen den mechanischen Eigenschaften und der Korngröße. Zugversuche an einem Werkstoff mit ≦0,002% N im Temperaturbereich zwischen ?196 und +20 °C. Koerzitivkraftmessungen.     

Untersuchungen über Oberflächenerscheinungen,Versetzungsstrukturen und Bruchausbildung bei Ultraschall-Wechselbeanspruchung und Rekristallisation nach Beschallung an weichem Stahl

Vergleichende Untersuchungen über den Einfluß einer 20-kHz-Ultraschallbehandlung verschiedener Intensität bei Temperaturen zwischen 20 und 300 °C auf die Oberfläche, Versetzungsstruktur und Bruchausbildung eines unlegierten Stahles mit 0,036% C. Rekristallisation nach Beschallung auf steigende Rißlänge bzw. bis zum Bruch.