Einfluß der Abkühlungsgeschwindigkeit beim Härten auf die Zähigkeit von Warmarbeitsstählen

Gefügeaufbau, Kerbschlagzähigkeit und mechanische Eigenschaften bei Raumtemperatur und erhöhten Prüftemperaturen von bei der Vergütung mit verschiedenen Abschreckgeschwindigkeiten gehärteten Warmarbeitsstählen. Einfluß von Anteilen an Zwischenstufe im Härtungsgefüge und der Stärke der Korngrenzenkarbidausscheidungen auf die Zähigkeit der Warmarbeitsstähle bei Raumtemperatur und erhöhten Temperaturen. Versuche zur Verbesserung der Zähigkeitseigenschaften besonders der Warmzähigkeit von bei der Vergütung mit verringerter Abkühlungsgeschwindigkeit gehärtetem Stahl X 30 WCrV 53 durch Erhöhung des Kohlenstoff-, Vanadin- und Chromgehaltes des Stahles.     

Zur Bestimmung von Eisensulfid und Mangansulfid in unlegierten Stählen

Isolierung der Sulfide als Voraussetzung für ihre Analyse. Unvollständige Trennung der Sulfide von den Carbiden, Oxiden und Nitriden in den Isolaten. Unterschiedliches Verhalten von FeS und MnS gegenüber Wasserstoff bei höheren Temperaturen. Die Trennung von Eisen- und Mangansulfid durch Glühen der Isolate unlegierter Stähle im Wasserstoffstrom bei 750 °C. Ergebnisse der Bestimmungen von Eisen- und Mangansulfid in Eisenlegierungen und unlegierten Stählen.     

Die Auswirkung der Bedingungen beim Einschwingen von Ermüdungsanrissen in Bruchmechanikproben der Stähle St 37-3 und St 52-3

Einbringen von Ermüdungsanrissen bei Raumtemperatur und bei —196 °C in 35 mm dicke CT-Proben 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, 0,20% Si, 1,19% Mn, 0,017% P und 0,018% S. Ermittlung der Bruchzähigkeit bei Temperaturen zwischen Raumtemperatur und —196 °C. Einfluß der Einschwingtemperatur und der Höhe der Ermüdungsbeanspruchung auf die Größe der plastisch verformten Zone im Rißgrund des Ermüdungsanrisses. Auswirkungen auf die ermittelten Werte der Bruchzähigkeit. Höchstzulässige Werte für die Größe der plastisch verformten Zone.     

Die Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit von Stampfmassen aus Schmelzkalk (Kristallkalk)

Aufgabenstellung und kurze Übersicht über die Grundzüge der Verfahren zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit, Beschreibung einer neuen Apparatur zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit von Stampfmassen, die Wärmeleitfähigkeit von Stampfmassen aus Quarzit, Elektromagnesia und Schmelzkalk im ungesinterten und gesinterten Zustand, experimentelle Untersuchungen mit Infrarot-Photographien an Einkristallen aus Schmelzkalk, Hinweis auf die Bedeutung der Strahlung bei höheren Temperaturen.     

Zusammenhang zwischen Gefügeaufbau und anderen Eigenschaften kohlenstoffarmer Manganstähle

Ermittlung der Dickte, des elektrischen Widerstandes, der Wärmeausdehnung, magnetischen Sättigung, Koerzitivfeldstärke, Kennwerte im Zugversuch, Härte und Kerbschlagzähigkeit (diese auch bei höheren und tieferen Temperaturen) an Manganstählen mit rd. 0,035 bis 0,06% C und 2,25 bis 31, 1% Mn. Einfluß von Kaltverfestigungen. Zusammenhang zwischen den genannten Eigenschaften und dem Gefügeaufbau unter besonderer Berücksichtigung der jeweiligen Anteile an ε- und α-Martensit.     

Einfluß verschiedener Dehnungszustände auf das Umwandlungsverhalten eines Stahls

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde das Umwandlungsverhalten des Stahles 100 Cr 6 in Abhängigkeit vom Dehnungszustand für zwei Probengeometrien und verschiedene Abkühlgeschwindigkeiten verfolgt. Durch Anlegen einer Zugkraft im Bereich der Warmumformung wurde in den Proben ein Dehnungszustand erzeugt, der von der Probengeometrie (mit und ohne Kerbe) und von der Belastung abhängt. Um eine von äußeren Spannungen unbeeinflußte Gefügeumwandlung zu erzielen, war eine Entlastung der Proben nach der Warmumformung bei 800°C erforderlich. Die Bestimmung der Umwandlungstemperaturen erfolgte gleichzeitig mit den Methoden der Dilatometrie und der Differential-Thermoanalyse. Aus den Versuchsergebnissen konnte gezeigt werden, daß im Vergleich zum unverformten Zustand der Beginn und das Ende der perlitischen Umwandlung durch die Warmumformung des Stahls zu höheren Temperaturen und zu kürzeren Zeiten verschoben werden. Dabei waren abhängig von Probengeometrie oder Dehnungsverteilung unterschiedlich große Verschiebungen festzustellen.     

Einfluß des Molybdäns auf die Zähigkeit von Schnellarbeitsstählen

Unterschiede im Gefüge von Schnellarbeitsstählen der Grundzusammensetzungen (%) 18W-0Mo-1V und 6W-5Mo-2V. Härten von Proben aus je einer Schmelze dieser Stähle und anschließendes Anlassen bei Temperaturen von 250 bis 650°C. Bruchmechanische Biegeprüfungen, quantitative Messung des Carbidteilchendurchmessers, rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen und Messung der Oberflächenrauheit. Folgerungen, besonders über kritische Carbidteilchengrößen in Hinsicht auf das Rißwachstum.     

Bruchzähigkeit niedriglegierter Stähle mit heterogenen Martensitgefügen

Für niedriglegierte MnSiCrMoV Versuchsstähle mit drei verschiedenen Kohlenstoffgehalten wurde der Einfluß der heterogenen Martensitgefüge, die durch Schnellaustenitisierung des ferritisch-carbidischen bzw. martensitischen Ausgangsgefüges und anschließendes Abschrecken und Anlassen erzeugt wurden, auf die mechanische Eigenschaften untersucht. Verglichen mit homogenem Martensit ist die Bruchzähigkeit bei martensitischem Gefüge mit geringem C-Gehalt, das Reste ungelöster Carbide bei allen untersuchten Stählen aufweist, ohne größeren Festigkeitsverlust angestiegen. Im Versuchsstahl mit 0,3 % C führt das martensitische Gefüge, das Mikrobereiche mit erhöhtem Anteil an Carbidbildnern enthält, zu einer gleichzeitigen Erhöhung von Festigkeit und Bruchzähigkeit. Das erblich modifizierte Martensitgefüge weist deutlich höhere Festigkeiten – um etwa 150 MPa – auf, ohne daß die Bruchzähigkeit beeinträchtigt wird. Gleichzeitig wird die Übergangstemperatur um etwa 50°C erniedrigt.     

Zeitstandfestigkeit bei 700 bis 1000 °C von hitzebeständigen Chrom-Nickel-Stahlgußsorten und -Schmiedestählen für Industrieöfen und für Reformerrohre in der Erdölchemie

In Zeitstandversuchen bei 700 bis 1000 °C ermittelte Werte der Zeitstandfestigkeit für 1000 und 10 000 h Beanspruchungsdauer von sieben hitzebeständigen Stahlgußsorten mit rd. 0,10 bis 0.45% C, 0,8 bis 1,5% Si, 20 bis 28% Cr, 20 bis 48% Ni und gegebenenfalls mit Gehalten an Kobalt, Niob und Wolfram sowie einiger Schmiedestähle mit vergleichbarer chemischer Zusammensetzung. Graphischnumerische Extrapolation auf 100 000 h Beanspruchungsdauer. Einflußgrößen auf die Vorhersagegenauigkeit des Extrapolationsverfahrens. Zuverlässigkeit der extrapolierten Werte der 100000–h-Zeitstandfestigkeit bei Temperaturen oberhalb 950 °C. Vergleich der Zeitstandfestigkeit von Stahlguß und Schmiedestählen.     

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.     

Zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit von Eisenschwamm

Messung der Wärmeleitfähigkeit von Eisenschwamm nach der Laserimpuls-Methode bei Temperaturen zwischen 20 und 1400°C. Vergleich der Meßwerte mit der Wärmeleitfähigkeit von Reineisen. Theoretische Überlegungen zum Temperaturverlauf der Wärmeleitfähigkeit des Eisenschwamms.     

Temperaturabhängigkeit des Zeitstandkerbverhaltens eines Stahles 21 CrMoV 5 7 nach unterschiedlichen Wärmebehandlungen

Zeitstandversuche bei 500, 550 und 600°C an Rundproben mit 60°-V-Kerbe unterschiedlicher Geometrie aus drei Wärmebehandlungszuständen einer Schmelze des Stahles 21 CrMoV 5 7. Abhängigkeit der minimalen Zeitbrucheinschnürung und des minimalen Zeitstand-Kerbfestigkeitsverhältnisses von der Prüftemperatur. Zusammenhang zwischen temperaturabhängigen Veränderungen des minimalen Zeitstand-Kerbfestigkeitsverhältnisses und dem Kerbspannungszustand bei unterschiedlicher Zeitstandzähigkeit.     

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).     

Das Heißdrahtverfahren zur Messung der Wärmeleitfähigkeit von feuerfesten Baustoffen und Isoliersteinen

Beschreibung des Versuchsaufbaus und der Meß- und Regeleinrichtungen des Heißdrahtverfahrens. Erörterung der theoretischen Grundlagen und Aufstellung einer Bestimmungsgleichung für die Wärmeleitfähigkeit λ. Fehlerbetrachtung. Versuchsergebnisse an Isolier- und Feuerleichtsteinen sowie an Schamotte- und Korundsteinen bei Temperaturen bis zu 1500 °C.     

Einfluß der Korngröße auf die Ergebnisse bruchmechanischer Prüfungen der Stähle St 37-3 und St 52-3

Bruchzähigkeit und kritische Rißaufweitung 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, 0,20% Si, 1,19% Mn, 0,017% P und 0,018% S in jeweils zwei verschiedenen Korngrößen zwischen rd. 10 und 100 μm bei Temperaturen zwischen ?196 und + 40 °C. Beziehungen zwischen dem Bruchflächenaussehen und bruchmechanisch definierten Übergangstemperaturen. Vergleich gemessener und aus dem Verhältnis Bruchspannung zu Streckgrenze errechneter Werte der kritischen Rißaufweitung.     

Dauerschwingverhalten nichtrostender Stähle unter gleichzeitiger korrosiver Beanspruchung,Teil 2: Schwingungsrißkorrosionsverhalten

In dieser Arbeit werden die bisher am Lehrstuhl für Werkstoffkunde und Mechanische Technologie der Universität Kaiserslautern durchgeführten Untersuchungen auf dem Gebiet des Schwingungsrißkorrosionsverhaltens nichtrostender Stähle dargestellt. Eine Prüfapparatur zur Durchführung von Dauerschwingversuchen bei kontrollierter elektrochemischer Korrosion wird beschrieben. Die dynamischen Festigkeitskennwerte des untersuchten Stahles X 5 CrTi 12 (1.4512) liegen bei überlagerter Korrosion durch das Modellkondensat wesentlich unter den an Luft ermittelten Werten. Eine Dauerschwingfestigkeit kann erwartungsgemäß nicht bestimmt werden. Der Einfluß der Elektrolyttemperatur von maximal 80°C auf die Schwingfestigkeit ist bei den gewählten Versuchsparametern von untergeordneter Bedeutung. Durch Messung des zeitlichen Verlaufs des freien Korrosionspotentials kann ein Zusammenhang zwischen der Lebensdauer der Schwingproben und der Länge der sich einstellenden Potentialstufen festgestellt werden. Durch Aufprägen geeigneter elektrochemischer Potentiale im potentiostatischen Halteversuch ist eine deutliche Erhöhung der Zeitschwingfestigkeit gegenüber dem unkontrollierten Zustand möglich.     

Die Verdampfung von Kupfer,Mangan und Chrom aus Schmelzen des Stahles X 5 CrNi 18 9 unter vermindertem Druck

Untersuchung der Verdampfung von Kupfer, Mangan und Chrom sowie weiterer Begleitelemente aus Schmelzen des Stahles X 5 CrNi 18 9 im Vakuuminduktionsofen bei Drücken zwischen 100 und 10^?4 Torr und Temperaturen zwischen 1550 und 1650 °C. Erörterung der Ergebnisse an Reineisen- und Roheisenvergleichsschmelzen. Beschreibung der Verdampfungsvorgänge durch eine Reaktionsgleichung erster Ordnung.     

Rißwachstumsverhalten der austenitischen Stähle X 6 CrNi 18 11 und X 6 CrNiMo 1713 unter den Beanspruchungsbedingungen in natriumgekühlten Brutreaktoren

Mathematische Beschreibung des Rißwachstumsverhaltens der Stähle X 6 CrNi 18 11 mit rd. 0,06% C, 18% Cr und 11% Ni sowie X 6 CrNiMo17 13 mit rd. 0,06% C, 17% Cr, 2,5% Mo und 13% Ni an Luft bei Temperaturen bis 646°C und Lastspielfrequenzen von 8,3·10^?-2 bis 4 · 10³ Lastspielen/min. Einfluß von Carbidausscheidungen. Vergleich der Wirkung thermischer und schneller Neutronen. Frequenzabhängigkeit der Rißausbreitungsgeschwindigkeit. Verzögerte Rißausbreitung in der Umgebung von Schweißnähten. Rißwachstum unter Vakuum und in flüssigem Natrium zwischen 427 und 538°C.     

Möglichkeiten zur Beeinflussung von Umwandlungstemperaturen am Beispiel zweier hochlegierter Warmarbeitsstähle

Mit Hilfe einer dilatometrischen Meßeinrichtung erfolgte zunächst für die zwei vergleichend gegenübergestellten Stähle × 30 WCrV 9 3 und × 30 WCrV 5 3 die Bestimmung von Zeit-Temperatur-Austenitisierungs-Schaubildern mit dem Parameter der Martensitbildungstemperatur. Hierbei ist festzustellen, daß bei gleichen Aufheizgeschwindigkeiten und Austenitisierungstem-peraturen die martensitische Umwandlung bei dem höher wolframhaltigen Stahl früher eintritt als bei dem Vergleichswerkstoff. Hieraus ist abzuleiten, daß der erhöhte Wolframgehalt die Umwandlungsträgheit des Austenit abbaut. Ferner wurde der Frage nachgegangen, in welcher Weise Phasenveränderungen auftreten, wenn Formänderungen im Phasengebiet des unterkühlten Austenit mit langen Phasenanlaufzeiten der Perlitbildung vorgenommen werden. Für beide Stähle gilt gleichermaßen, daß umforminduzierte Spannungen das Phasenfeld des Perlit zu kürzeren Zeiten verschieben, wobei jedoch die bekannten Zusammenhänge der Keimbildung und des Keimwachstums erhalten bleiben. Aufgrund der um 100°C höher gewählten Austenitisierungstemperatur und der hiermit einhergehenden Karbidauflösung tritt eine Austenitstabilisierung ein, die bei dem Stahl × 30 WCrV 9 3 durch den Wolframgehalt nicht wieder rückgängig gemacht werden kann. Insofern stellt sich dieser Stahl im Vergleich zum Stahl × 30WCrV 5 3 als Umwandlungsträger dar. Schließen sich dem Umformvorgang eine isotherme Haltephase mit einer teilperlitischen Phasenumwandlung und ein folgender Abkühlvorgang an, ist ein zeitabhängiger Anstieg der Martensit- (Bainit-) Bildungstemperatur zu beobachten. Formänderungen selbst senken durch den von ihnen erzeugten Eigenspannungszustand diese Umwandlungstemperatur.     

Vergleich experimenteller Ergebnisse und theoretischer Ansätze zur Verdampfung von Begleitelementen aus Stahlschmelzen

Auswertung von Schmelzversuchen im Vakuuminduktionsofen zur Verdampfung der Begleitelemente Kupfer, Mangan und Chrom aus Schmelzen des Stahles X 5 CrNi 18 9 bei Temperaturen von 1550 bis 1650 °C, Drücken von 10^?4 bis 50 Torr und Schmelzgewichten von 5 und 25 kg. Beschreibung des Verdampfungsvorganges anhand eines Teilschrittmodells, das Ansätze für die Diffusion durch die Grenzschicht in der Schmelze an die freie Oberfläche, die Verdampfung an der freien Oberfläche und die Diffusion durch die Gasgrenzschicht über der Schmelze vorsieht.