Zum Einfluß von Temperatur und Beanspruchungsgeschwindigkeit auf die Zähigkeitskennwerte des Stahls C10 mit unterschiedlicher Korngröße

Untersuchungen an dem unlegierten Stahl C10 in zwei verschiedenen Korngrößen. Ermittlung der Rißzähigkeit K_lc und der kritischen Rißaufweitung δ_c in Abhängigkeit von der Temperatur bei quasistatischer und schlagartiger Beanspruchung. Hinweise auf die Dehnungen an der Rißspitze durch Aufnahmen des rekristallisierten Gefüges. Überprüfung von analytischen und empirischen Korrelationen zwischen Rißzähigkeit, Spaltbruchspannung, Streckgrenze und Verfestigungsexponent.     

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 von Spannung,Temperatur und Bruchzähigkeit auf das Rißfortschrittsverhalten eines hochfesten Stahles unter Zugschwellbeanspruchung

In Zugschwellversuchen wurden das stabile und das beschleunigte Rißfortschrittsverhalten an einem hochfesten Stahl mit einer R_p.02-Grenze von 1100 N/mm² untersucht. Die geringe plastische Zone im Rißgrund ermöglichte eine bruchmechanische Charakterisierung der Rißausbreitung. Hierbei wurden die Größen n und Ig C der Paris-Gleichung sowie der Punkt K_b der bezogenen Rißfortschrittskurve in Abhängigkeit von Spannung, Temperatur sowie der Bruchzähigkeit bestimmt. Der Zusammenhang zwischen n und Ig C bei unterschiedlichen Beanspruchungsbedingungen wurde durch eine Regressionsanalyse ermittelt.     

Einfluß der Probengeometrie auf die Ergebnisse von Bruchmechanik-Untersuchungen an dem Stahl StE 47

Untersuchung an Kompakt-Zug-(CT-)Proben zum Einfluß der Probendicke und -breite auf die Rißzähigkeit des Stahls StE 47 in Abhängigkeit von der Prüftemperatur. Auswirkungen auf die Ausbildung der plastischen Zone und das Bruchaussehen. Vergleich der Rißzähigkeit mit den bruchmechanischen Kenngrößen Rißaufweitung und J-Integral.     

Bruchmechanische Überprüfung der Integrität des Primärkühlmittel-Eintrittsstutzens eines Druckwasser-Reaktordruckbehälters unter Zugrundelegung eines Kühlmittelverlust-Störfalles

Sicherheitstechnische Beurteilung eines Primärkühlmittel-Eintrittsstutzens mit Oberflächenrissen bei Eintritt eines Kühlmittelverlust-Störfalles. Voraussagen über kritische Rißgrößen während der Einspeisung von Kühlwasser. Bruchmechanische Berechnung unter Zugrundelegung des wahren Spannungsprofils sowie eines kontinuierlichen Umfangsrisses. Berücksichtigung der Bruchzähigkeit K_1c des Werkstoffes entsprechend dem Temperaturgradienten über die Wanddicke. Ermittlung von K_l-Faktoren mit Hilfe eines Computerprogrammes für verschiedene Stutzenquerschnitte in Abhängigkeit von der Rißtiefe und mit den für bestimmte Zeitintervalle erhaltenen Spannungsprofilen. Vergleich des Verlaufs der K-Faktoren mit dem Verlauf der Bruchzähigkeit.     

Zusammenhang zwischen der im instrumentierten Kerbschlagbiegeversuch ermittelten Bruchverformungsarbeit und der dynamischen Rißzähigkeit hochfester Stähle in Abhängigkeit von Temperatur und Kerbschärfe

An den Stählen St 52-3 und 35 NiCrMoV 12 5 wurden im instrumentierten Kerbschlagbiegeversuch bei einer Schlaggeschwindigkeit von 5 m/s die Bruchverformungsarbeit und die dynamische Rißzähigkeit bei unterschiedlicher Kerbschärfe und Prüftemperatur bestimmt. Es wurden die Einflüsse aufgezeigt, die bei der Bestimmung der wahren Bruchverformungsarbeit E_d gegenüber dem beim Kerbschlagbiegeversuch aufgenommenen Arbeitsverbrauch a_K berücksichtigt werden müssen. Die Versuchsergebnisse wurden verglichen und diskutiert, wobei auch die Gültigkeit einer Modellvorstellung von A. S. Tetelman zur Bestimmung der Rißzähigkeit an endlich gekerbten Proben überprüft wird.     

Rißausbreitungsgeschwindigkeit unter Wechselbeanspruchung

Empirische Beziehungen zwischen der Rißausbreitungsgeschwindigkeit und dem Spannungsintensitätsfaktor. Gesetzmäßigkeiten der Rißausbreitung in Abhängigkeit von der Rißwiderstandslinie und der Rißzähigkeit bei Schwingbeanspruchungen mit gleichbleibenden Spannungsausschlägen sowie gleichbleibenden Spannungsintensitätsfaktoren.     

Kerbempfindlichkeit und kritische Spannungsintensitätsfaktoren von Hartmetallegierungen

Elektronenmikroskopische Untersuchung der Bruchflächen sowie Ermittlung der Kerbempfindlichkeit von Wolframcarbid-Kobalt- und Wolframcarbid-Titancarbid-Tantalcarbid-Kobalt-Hartmetallegierungen. Verfahren zur Messung der kritischen Spannungsintensitätsfaktoren bei Hartmetallen. In Biegeversuchen an gekerbten Proben Ermittlung von K_Ib-Werten; Untersuchung ihrer Legierungs- und Temperaturabhängigkeit sowie der Möglichkeiten der Kerbausheilung. Arbeitshypothese zur Deutung von Zusammenhängen zwischen den K_Ib-Werten und dem Verschleißverhalten von Hartmetallegierungen.     

Thermodynamische Deutung der auf Chromnitridausscheidungen beruhenden Kornzerfallsanfälligkeit stickstofflegierter austenitischer Chrom-Nickel-Stähle

Betrachtungen zur Thermodynamik der auf Chromnitridausscheidungen beruhenden interkristallinen Korrosion anhand von Kornzerfallskurven stickstofflegierter austenitischer Chrom-Nickel-Stähle. Abschätzung des Aktivitätskoeffizienten von Chrom im Austenit. Berechnung des Chrom- und Eisengehaltes im Mischnitrid (Cr, Fe)₂N. Ermittlung des Gleichgewichtschromgehaltes im Mischkristall in Abhängigkeit von der Anlaßtemperatur und dem Stickstoffgehalt des Stahles. Vergleich der berechneten mit den experimentell ermittelten Kornzerfalls- und Löslichkeitstemperaturen T_K und T_L sowie Nachweis der Konstanz von 1/T_K-1/T_L. Ermittlung eines Zusammenhanges zwischen ausgeschiedenem Anteil von Cr₂N und der Chromverarmung im Stahl.     

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.     

Die Auswertung von Großzugversuchen an schweißbaren Baustählen unterschiedlicher Festigkeit nach einem Energiekonzept unter Berücksichtigung des stabilen Rißwachstums

Großzugversuche. Versuche mit Hillproben. Werkstoffe: RSt 37-2, St 52-3, 22 NiMoCr 37, StE 47, StE 70. Kraft-Verlängerungs-Diagramme. J-Integral in Abhängigkeit von der Verlängerung. J-Werte bei gerade erreichtem vollplastischen Zustand J_gy und bei Beginn des stabilen Rißwachstums J_i. Einfluß der Fließgrenze. Kritische J-Werte in Abhängigkeit von der Temperatur. Einfluß der Kerbschärfe: Kerbe und Risse; erstmaliges Auftreten des stabilen Anrisses; duktiler Bruch. Zusammenhang zwischen bleibender Verschiebung der Kerbflanken bis zum Bruch bei T_s und Hauptformänderung bis zum Bruch bei der Hillprobe. Korrelation zwischen der Bruchspannung der Hillprobe und der größten Hauptnormalspannung im Kerbgrund bei Beginn des stabilen Rißwachstums. Zusammenhang zwischen der Hauptformänderung bis zum Bruch bei der Hillprobe und dem J-Wert bei Beginn des stabilen Rißwachstums.     

Zugversuche an walzharten Stählen im Mischbruchbereich

Im einachsigen Zugversuch liegt ein Mischbruch vor, wenn die starke Verformung im Einschnürbereich zu einer Werkstofftrennung nahe der Probenachse führt und diese einen Spaltbruch auslöst. Mit derart gebrochenen Proben lassen sich Rißzähigkeitswerte ermitteln. Bei den untersuchten Stählen Ck 35 und St 490 (St 50-2) tritt der Mischbruch bei Temperaturen zwischen ungefähr – 180°C und Raumtemperatur auf. Es werden die Kenngrößen des Zugversuchs, die Anteile der verschiedenen Brucharten an der Bruchfläche und die Rißzähigkeit in Abhängigkeit von der Prüftemperatur angegeben.     

Ermittlung dynamischer Rißzähigkeitswerte an kleinen Querschnitten

Kerbschlagbiegeversuche mit Kraftmessungen im Gebiet von Raumtemperatur bis – 195 °C mit DVM-, ISO-V- und Scharfkerbproben an zehn unlegierten und legierten Stählen mit Werten der Zugfestigkeit von 400 bis 1140 N/mm². Auswertung der Kraft beim Beginn der Bildung des kristallinen Fleckes und Ermittlung der dynamischen Rißzähigkeit. Vergleich mit der Kerbschlagzähigkeit-Temperatur-Kurve. Bewertung der dynamischen Rißzähigkeit gegenüber der Kraft am Beginn der Bildung des kristallinen Fleckes.     

Versuchsmethodik für Laboruntersuchungen zum Zusammenhang zwischen Herstellungsbedingungen,Gefüge und Werkstoffeigenschaften

Wegen ihrer großen Bedeutung unter den heutigen Herstellungsverfahren wurden thermomechanische Behandlungen durch Warmflachstauchversuche mit dem Warmumformsimulator (Wumsi) des Max-Planck-Instituts für Eisenforschung durchgeführt. Die gegenüber anderen Simulationsverfahren vergleichsweise großen Wumsi-Proben erlaubten erstmalig mit aus ihnen entnommenen 1/2 CT-Proben auch die Durchführung von Bruchmechanikversuchen an im Labor thermomechanisch behandeltem Stahl. Hierbei wurden die Meßwerte mit einem Laborrechnersystem für die spätere Auswertung gespeichert. Die beschriebene Versuchsmethodik wird exemplarisch mit Versuchsergebnissen an dem Vergütungsstahl 50 CrMo 4 illustriert. Neben einer thermomechanischen Behandlung mit vier simulierten Walzstichen wurde eine konventionelle Vergleichsvariante erzeugt; die Proben wurden bei verschiedenen Temperaturen angelassen. Sowohl bei den Ergebnissen der Zug- und Kerbschlagbiegeversuche, als auch bei den bruchmechanischen Kennwerten Rißzähigkeit K_Ic und J_R-Rißwiderstandskurven zeigte sich die Verbesserung der Werkstoffeigenschaften durch die thermomechanische Behandlung gegenüber denen nach der konventionellen Behandlung.     

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.     

Der sprödartige Bruch weicher Stähle als Problem der Werkstoffstochastik

Modellvorstellungen zum Riß- und Bruchverhalten von Stählen mit ferritischer Grundmasse. Ableitung der Verteilung der Bruchdehnung unter der Annahme, daß die Dehnungsschritte zwischen aufeinanderfolgenden Ferritrissen gleich groß sind und jeder Ferritriß die gleiche Bruchwahrscheinlichkeit besitzt. Ermittlung der Temperaturabhängigkeit der Intensität der Ferritrißbildung und der Bruchwahrscheinlichkeit aus den Ergebnissen von Zugversuchen an zwei Reineisensorten. Übergang des sprödartigen Bruches zum Sprödbruch und zum Zähbruch.     

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.     

Einfluß des Feuerverzinkens auf die Dauerfestigkeit von Stahldrähten

Umlaufbiegeversuche an Stahldrähten ohne und mit Zinküberzug und mit Zugfestigkeiten von rd. 400 bis 2000 N/mm². Dauerschwingverhalten der Drähte im Zeit- und Wechselfestigkeitsbereich. Durchführung der Versuche nach dem erweiterten Wöhlerverfahren, Ermittlung der Überlebenswahrscheinlichkeit und der Lebensdauerstreuung sowie der Wechselfestigkeit unter Anwendung des Treppenstufenverfahrens. Abhängigkeit der Biegewechselfestigkeit und des Wechselfestigkeitsverhältnisses von der Zugfestigkeit. Untersuchungen von Verformungserscheinungen, der Rißbildung im Zinküberzug, der Rißausbreitung in der Zinkschicht und im Grundwerkstoff mit dem Lichimikroskop und dem Rasterelektronenmikroskop.     

Schwingfestigkeitsverhalten von martensitaushärtendem Stahl mit rd. 18% Ni, 8% Co und 5% Mo

Ermittlung des Verhaltens unter Kurzzeitschwingbeanspruchung und im Dauerschwingversuch, der Kennwerte im Zugversuch, im Kerbschlagbiegeversuch sowie der Bruchzähigkeit (K_lc-Wert) an martensitaushärtendem Stahl mit rd. 18% Ni, 8% Co und 5% Mo nach Lösungsglühen und Warmauslagern. Einfluß der Korngröße und des mikroskopischen Reinheitsgrades sowie von Oberflächenbehandlungen durch Sandstrahlen oder Nitrieren. Beurteilung der ermittelten Eigenschaften des Stahles im Hinblick auf seine Verwendung.     

Die elektrische Leitfähigkeit und Thermokraft von reinem und mit Calciumoxid stabilisiertem Zirkonoxid bei Temperaturen zwischen 1000 und 1700 °C und Sauerstoffpartialdrücken zwischen 1 und 10−16 atm

Schrifttumsübersicht zur elektrischen Leitfähigkeit und Thermokraft von reinem und stabilisiertem Zirkonoxid. Beschreibung der Versuchsapparaturen zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit und Thermokraft der Zirkonoxidproben. Erörterung der Ergebnisse der Gleich- und Wechselstrommessungen der elektrischen Leitfähigkeit von reinem und mit Calciumoxid dotiertem Zirkonoxid bei einem Molenbruch von X_CaO = 0,13 zwischen 1000 und 1650 °C bei unterschiedlichen Sauerstoffpartialdrücken zwischen 1 atm und 10^?16. Kritische Aussagen über die Ergebnisse der Thermokraftmessungen an reinem und mit Calciumoxid dotiertem Zirkonoxid in Abhängigkeit von der Temperatur und dem Sauerstoffpartialdruck der Atmosphäre.