Auslösung und Ausbreitung von Rissen in Gasrohrleitungen unter ruhender Innendruckbeanspruchung

Bedingungen für spontane Rißauslösung in Gasrohrleitungen unter Berücksichtigung der Rohrabmessungen, der Anrißlänge und der zulässigen mechanischen Beanspruchung sowie der Kerbschlagzähigkeit, der Bruchzähigkeit und der Rißfließgrenze der verwendeten Stähle. Einfluß der Streckgrenze und der mechanischen Beanspruchung auf die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Rissen. Bedingungen für gleichbleibende oder abnehmende Rißausbreitungsgeschwindigkeit sowie Rißauffang. Möglichkeiten zur Beeinflussung der Rißausbreitungsbedingungen. Anforderungen an die Kerbschlagzähigkeit von Gasrohrleitungsstählen in Abhängigkeit von Streckgrenze und Beanspruchbarkeit.     

Einfluß von Restaustenit auf die Korngröße des Austenits nach der Reaustenitisierung von Stählen für schwere Schmiedestücke

Die Korngröße des Austenits nach der Reaustenitisierung von Stählen für schwere Schmiedestücke wurde in Abhängigkeit von der Art des Ausgangsgefüges, den Wiedererwärmungsbedingungen und den chemischen Zusammensetzungen untersucht. Besonders wurde der Einfluß von Restaustenit im Ausgangsgefüge auf die Korngröße des Austenits nach erneuter Austenitisierung betrachtet. Nach den Ergebnissen bleibt das Austenitkorn bei der Reaustenitisierung von Gefügen der Martensitstufe und der unteren Bainitstufe grob, wenn bei der Wiedererwärmung werkstoffabhängige Grenzerwärmungsgeschwindigkeiten unterschritten werden. Maßgeblich für eine mit zunehmender Erwärmungsgeschwindigkeit – in Abhängigkeit auch von den örtlichen chemischen Zusammensetzungen – mögliche Austenitkornverfeinerung ist das zeitabhängige Wachsen von Restaustenitfilmen zwischen den Kristalliten des Ausgangsgefüges in Konkurrenz zu den Anlaufzeiten für Keimbildung und -wachstum an den Grenzflächen Carbid/Ferrit. Ist wenig oder kein Restaustenit vorhanden, wie in einigen Gefügen der Bainit- bzw. der Perlitstufe, so entsteht der Austenit unabhängig von den Wiedererwärmungsbedingungen durch Neubildung und Wachsen von Austenitkeimen an den Grenzflächen Ferrit/Carbid. Unter den gegebenen Versuchsbedingungen entstand dabei immer ein feines Austenitkorn.     

Technische Anwendungen der Bruchmechanik auf dünnwandige Bauteile

Bauteilähnliche Proben zum Ermitteln von Kennwerten für das zahlenmäßige Abschätzen der Auslösungs- und Auffangbedingungen spröder Brüche in ungeschweißten und geschweißten dünnwandigen Bauteilen. Einfluß unterschiedlicher Fehler, besonders beim Herstellen der Schweißverbindungen. Auswirkung des Spannungsarmglühens. Bedeutung geringer Kaltverformungsgrade. Bewerten von Krümmungen. Einfluß der Blechdicke. Maßnahmen zum Auffangen spröder Brüche. Abschätzen des Bruchverhaltens aufgrund von Versuchsergebnissen an Kleinproben.     

Strömungs- und Mischungsprobleme in flüssigen Phasen bei metallurgischen Reaktionen

Bedeutung der Mischungsvorgänge für Stoff- und Wärmetransport sowie für Eigenschaften der Produkte. Beispiele für Mischungsvorgänge flüssiger Phasen bei der Eisen- und Stahlerzeugung. Stofftransport durch Diffusion und Strömung in einem Wirbelballen. Vergleich von diffusionsmäßigem Stofftransport und Konzentrationsausgleich in Wirbelströmungen bei flüssigem Stahl, Gasen und flüssiger Schlacke. Die Mischungszeit als Funktion dimensionsloser Kenngrößen, insbesondere der Reynolds-Zahlen in Mischgefäßen. Angabe von Modellbeispielen: Zulauf von Stahl mit unterschiedlicher Temperatur in eine halbgefüllte Pfanne. Einfluß der Schlackenviskosität auf die Emulsionsbildung von Stahl und Schlacke.     

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.     

Örtliche Korrosion an Schweißnähten von Bauteilen aus unlegierten oder niedriglegierten Stählen

Im Schrifttum werden häufig Vorstellungen über die Mechanismen von örtlichen Korrosionen an Schweißnähten an unlegierten und niedriglegierten Stählen bei Korrosionsbelastung durch Wässer dargelegt, die im Rahmen der Sauerstoffkorrosion unverständlich sind und für die Deutung der Ursachen solcher Korrosionen nicht herangezogen werden können. In der vorliegenden Arbeit werden die verschiedenen Möglichkeiten der örtlichen Korrosion, die im Bereich von Schweißnähten an unlegierten und niedriglegierten Stählen in Wässern auftreten können, erörtert. Dabei wird von den elektrochemischen und chemischen Grundlagen der Sauerstoffkorrosion und der bei dieser Korrosionsart wirksamen Korrosionselemente ausgegangen. Örtliche Korrosionen an Schweißnähten können durch unterschiedliche chemische Zusammensetzung von Grundwerkstoff und Schweißnaht entstehen. Dabei sind die Gehalte an Schwefel und Silicium von besonderer Bedeutung. Korrosionsanfällige Gefüge im Schweißnahtbereich wie auch Einschlüsse im Stahl in kritischer Größe und Verteilung sind ebenso Ursachen für das Auftreten örtlicher Korrosion an Schweißnähten. Das Ausmaß der örtlichen Korrosion an Schweißnähten in Wässern wird aber auch ganz wesentlich durch mediumseitige Parameter bestimmt. Hierbei handelt es sich vor allem um den Gehalt an Neutralsalzen sowie um die Belüftung. Durch die genannten Einflußgrößen kann der Mechanismus der örtlichen Korrosion an Schweißnähten unlegierter und niedriglegierter Stähle in Wässern verstanden werden. Auf der Grundlage der beschriebenen Erkenntnisse können ferner Untersuchungsverfahren für Schweißnahtkorrosionen, Schutzmaßnahmen sowie korrosionssichere Schweißverfahren entwickelt werden.     

Einfluß von chemischer Zusammensetzung und Herstellungsbedingungen auf die Rißanfälligkeit Te-Iegierter Automatenstähle

Heißzugversuche und begleitende metallkundliche Untersuchungen wurden durchgeführt, um Festigkeit und Zähigkeit von Automatenstählen beim Stranggießen und Warmumformen in der 1. Hitze durch geeignete Versuchsführung im Labormaßstab zu bestimmen. Dabei galt es, den Einfluß des Legierungselementes Tellur in Gehalten von 0–0,047% festzulegen. Es zeigte sich eine starke Abhängigkeit der Festigkeit, der Zähigkeit und des Bruchverhaltens von dem durch die Versuchsführung gegebenen Gefügezustand, der Prüftemperatur und der Zerreißgeschwindigkeit. Im Heißzugversuch nach partiellem Aufschmelzen der Proben ?in situ” zeigen alle untersuchten Stähle einen extrem starken Abfall der Brucheinschnürungswerte im Bereich des zweiten Zähigkeitsabfalls. Dieser wird auf eine Ausscheidung von z.T. flüssigen, sehwefelreichen Phasen, insbesondere auf den Austenitkorngrenzen, aufgrund abnehmender Schwefellöslichkeit und langsamer Mangandiffusion bei sinkender Temperatur zurückgeführt. Sensibilisierungsversuche im Temperaturgebiet der Warmumformung wurden an zuvor partiell aufgeschmolzenen Proben sowie an Proben im industriell erzeugten Gußzustand und im vorgewalzten Zustand der Stahlsorte 9 SMnPb 28 mit und ohne Tellur durchgeführt. Während die Festigkeitswerte keine Abhängigkeit vom Tellurgehalt zeigen, weisen sämtliche tellurlegierten Proben unterhalb von 1150°C deutlich niedrigere Brucheinschnürungswerte auf als die entsprechenden tellurfreien Varianten. Verantwortlich hierfür ist eine Flüssigmetallversprödung, die durch aufschmelzende Bleitelluride verursacht wird.     

Einfluß der metallurgisch bedingten Inhomogenitäten von Schweißgut auf sein Zähigkeitsverhalten bei Temperaturen unter 0°C

Einfluß der Elemente Arsen, Antimon und Zinn auf das Zähigkeitsverhalten des Schweißgutes, hergestellt nach DIN 1913, Blatt 2, aus niedriglegierten Elektroden mit saurer und kalkbasischer Umhüllung. Untersuchung der Seigerungen und Konzentrationsschwankungen in den einzelnen Schweißlagen in Abhängigkeit von Vorwärmen und Wärmeeinbringen. Folgen für die Gefügeausbildung. Einfluß von Seigerung und Gefüge auf die Kerbschlagzähigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur.     

Einfluß von Mangan auf die Umwandlungen im festen Zustand und Übertragbarkeit der Ergebnisse auf Schweißungen an Gußeisen mit Kugelgraphit

Messung der Temperaturänderung in Abhängigkeit von der Zeit in unterschiedlichen Abständen einer Schweißnaht von Platten aus Gußeisen mit Kugelgraphit. Nachahmung der dabei ermittelten Temperatur-Zeit-Folgen bei der Abkühlung von Probeplättchen aus Kugelgraphit-Gußeisen mit rd. 3,3 bis 3,6% C, 2,6 bis 2,9% Si und 0,007 bis 0,4% Mn, Gefügeuntersuchungen und Härtemessungen an den Plättchenproben. Einfluß von unterschiedlichen Haltezeiten im Austenitgebiet und Einfluß von Mangan auf den Übergang zu martensitischer Umwandlung; Vergleich der Ergebnisse mit Befunden an Schweißnähten.     

Optimierung der Röntgenfluoreszenzanalyse im Eisenhüttenlaboratorium

Erforderliche Voraussetzungen für die Optimierung der Röntgenfluoreszenzanalyse. Schmelzaufschluß für oxidische Stoffe und Ferrolegierungen, verschiedene Probenvorbereitungsverfahren für metallische Stoffe. Auswerten der Meßdaten über Verhältnismessungen mit einem Rechner unter Verwendung von Bezugsund Kontrollproben. Anwendung von externen, äußeren, inneren und internen Standards. Programmbeispiele für die Untersuchung von Erzen, Schlacken, Stählen. Hinweise zur Verbesserung der Meßgenauigkeit.     

Die Bestimmung des Wasserstoffgehaltes von flüssigem Stahl

Beschreibung der Probenahme von Stählen mit Eisengehalten größer als 95% aus Strangguß- und Blockgußkokillen und einer Apparatur zur Bestimmung des Wasserstoffgehaltes. Entnahme durch geschütztes Tauchen von Quarzgutrohren. Füllen in Tiefen bis zu 250 mm mit ferrostatischem Druck. Umgehung der Probenahme aus oberflächennahen Schichten des Stahlbades zur Vermeidung von Verlusten durch das bisher übliche Einsaugen des flüssigen Stahles in das Quarzgutrohr. – Wasserstoffbestimmung durch Warmauslagerung der Proben im Stickstoffträgergasstrom mit einer Wärmeleitfähigkeitszelle. Elektronische Integration der Meßspannung einer Thermistorbrücke über die Entgasungszeit der Probe.     

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.     

Verschleißverhalten von vergütbaren Gesenkstählen

Bedeutung der ?Wirktemperatur? für das Verschleißverhalten von Gesenkstählen. Untersuchungsergebnisse über den Einfluß von Gesenktemperatur, Zugfestigkeit und Legierungsgehalt der Gesenkstähle. Beschreibung eines neu entwickelten Verfahrens (?Stiftverfahren?) zur gleichzeitigen Prüfung mehrerer Gesenkwerkstoffe. Berechnung von Legierungskennzahlen zur Bestimmung des Verschleißverhaltens von chrom-wolfram-molybdän-vanadin-legierten Gesenkstählen.     

Optimierung kontinuierlich betriebener Durchlauföfen mit Hilfe von Teilbilanzen

Bei der energetischen Optimierung von Durchlauföfen ist insbesondere die Frage zu beantworten, in welcher Weise der Gesamtprozeß von seinen Teilprozessen - wie z. B. Vorwärmung des Gutes in der Vorwärmzone, Erwärmung des Gutes im beheizten Ofenteil und Luftvorwärmung im Rekuperator - beeinflußt wird. Dazu ist es zweckmäßig, außer einer Gesamtbilanz Teilbilanzen für die einzelnen Prozeßstufen aufzustellen. Die Verknüpfungen zwischen den Wirkungsgraden der Teilprozesse mit den entsprechenden Wirkungsgraden für den Gesamtprozeß liefern dann die gesuchten Beziehungen. Dabei zeigt sich, daß es aus energetischen Gründen gleichgültig ist, ob eine Wärmerückgewinnung durch Vorwärmung des Wärmgutes oder durch Vorwärmung der Verbrennungsluft erreicht wird. Es hängt aber von der Art des Brennstoffes ab, in welchem Maße eine Luftvorwärmung möglich ist. Insbesondere bei Öfen mit Schwachgasbeheizung (Gichtgas) ist eine relativ hohe Gutvorwärmung erforderlich, was bekanntlich zu Bauformen mit langer Vorwärmzone führt. Zur Bestimmung der im einzelnen benötigten Ofenlängen sind die maßgebenden Gleichungen für die Wärmeübertragung und gegebenenfalls für den Ausbrandverlauf hinzuzuziehen.     

Die Arbeitslinien von metallischen Drähten und Stäben – Hochfester Stahldraht für Seile und Bündel in der Bautechnik

An metallischen Werkstoffen mit runder Querschnittsform Durchführung von Feindehnungsmessungen bis zu Längsdehnungen von 3% bei einaxialen Zugversuchen mit Hilfe von Dehnungsmeßstreifen. Zusätzliche Kennwerte für das Ende der Gleichmaßdehnung und für die Rißlast. Gegenüberstellung der Meß- und Rechenwerte.     

Der Einfluß der Prüfmaschinenhärte auf die Ergebnisse des Zugversuchs

Erläuterung des Begriffs Maschinenhärte. Einfluß der Federkonstante der Prüfmaschine auf die Verlängerungsgeschwindigkeit von Zugproben in den einzelnen Abschnitten des Zugversuchs und deren Bedeutung bei der Ermittlung der unteren Streckgrenze und der Höchstkraft. Instabilitätspunkt und Tangentenbedingung. Ergebnisse von Zugversuchen mit Prüfmaschinen unterschiedlicher Härte. Verlauf von Dehnung und Einschnürung nach Überschreiten der Höchstkraft in Abhängigkeit von der Maschinenhärte. Sonderfälle des Kraft-Verlängerung-Schaubildes, Prüfmaschine mit geschlossenem Regelkreis. Einfluß der Probenabmessungen auf den Instabilitätspunkt.     

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.     

Quantitative Untersuchung der Seigerung von Strangguß

Als Strangguß erzeugter Stahl weist eine mehr oder minder ausgeprägte Mittenseigerung auf. Die dadurch bedingten Konzentrationsschwankungen der Legierungselemente mit mikroskopischen Abmessungen können bestimmte Eigenschaften des Werkstoffs, wie z.B. die Beständigkeit gegen wasserstoffinduzierte Rißbildung (HIC), beeinflussen. Aus diesem Grunde wurden systematisch großflächige Messungen mit einer rechnergesteuerten Mikrosonde an Strangguß durchgeführt. Wie diese Untersuchungen ergaben, läßt sich die Verteilung der Legierungselemente mit Hilfe eines überraschend einfachen mathematischen Modells in Form von einer bzw. der Summe mehrerer Normalverteilungen beschreiben. Dies gilt sowohl für die Verhältnisse im Bereich der Dendriten als auch in der Mittenseigerung. Abweichungen bzw. Nichtbeschreibbarkeit der Konzentrationsverteilungen mittels des beschriebenen Modelles weisen auf das Vorliegen von gröberen Einschlüssen bzw. Ausscheidungen hin. Mit Hilfe dieses mathematischen Modells lassen sich charakteristische Parameter für die Konzentrationsverteilung der Legierungselemente definieren. Dies dürfte z. B. für die Beurteilung der HIC-Beständigkeit von Grobblechen aus Stranggußbrammen von Nutzen sein.     

Die Entstehung von Mikrorissen in metallischen Werkstoffen unter Wechselbeanspruchung

Vorstellungen über den Mechanismus des Dauerbruches und Darstellung der verschiedenen Beanspruchungsbereiche in Verbindung mit Wähler-, Schadens- und. Verformungsgrenzlinie in einem erweiterten Wöhler-Schaubild. Gefügeänderungen von kubisch raum- und flächenzentrierten sowie hexagonalen Werkstoffen in Abhängigkeit von Spannungsausschlag und Lastspielzahl. Einfluß von Korngrenzen und der Kristallorientierung, des umgebenden Mediums, der Kaltverformung sowie von hohen und tiefen Temperaturen auf die Gefügeänderungen und Rißbildung unter wechselnden Beanspruchungen. Vorstellungen und Fragen zur Bildung von Rißkeimen.     

Erfassung von Rißbildung und Rißwachstum von Oberflächenrissen mit Potentialmethode,Aufweitungsmessung und Schallemission

In der vorliegenden Arbeit werden Ergebnisse vorgestellt, die im Rahmen eines Forschungsprogrammes bei sieben Behälterversuchen und den entsprechenden begleitenden Untersuchungen gewonnen wurden. Ein Ziel der Arbeit war, Verfahren und Versuchstechniken zu entwickeln, die eine zuverlässige Einbringung von Rissen in gekerbte Behälter durch pulsierenden Innendruck erlauben. Dabei standen zwei Probleme im Vordergrund: Die experimentelle Erfassung der Rißbildung im Kerbgrund und die Bestimmung der Tiefe von Oberflächenrissen während der Schwellbeanspruchung. Bei den Versuchen hat sich gezeigt, daß die Entstehungsphase von Oberflächenrissen mit Potentialmethode, Aufweitungsmessung und Schallemission erfaßt werden kann. Zur Verfolgung des Tiefenwachstums haben sich Potentialmethode und Aufweitungsmessung bewährt. Für diese Verfahren werden Kalibrierkurven in übertragbarer Form angegeben, welche die Meßgrößen Potential bzw. Aufweitung mit der Rißtiefe verknüpfen. Mit derartigen Kurven kann die Einbringung von Oberflächenrissen in Behälter und Platten vollautomatisch überwacht werden. Darüber hinaus ergibt sich für die Potentialmethode im Rahmen der zerstörungsfreien Prüfung die Möglichkeit, die Abmessungen örtlich bekannter Oberflächenfehler abzuschätzen.