Einfluß des Spannungszustandes und des Gefüges auf die Spaltbruchspannung von Baustählen

Kerbzug- und Biegeversuche mit den Stählen C 10 und C 75 bei tiefen Temperaturen. Einfluß der Kerbgeometrie auf das Bruchverhalten. Berechnung der Spannungsverteilung vor der Kerbe nach der Methode der finiten Elemente. Ermittlung der mikroskopischen Spaltbruchspannung . Berücksichtigung einer kritischen Strecke. Einflußgrößen auf die Spaltbruchspannung.     

Zum Temperatur- und Frequenzeinfluß auf die Wechselentfestigung von Baustählen

Beitrag zur Klärung der bei der Wechselentfestigung von Baustählen ablaufenden Vorgänge in Abhängigkeit von der Temperatur und der Beanspruchungsfrequenz. Vergleich der Versuchsergebnisse an dem Stahl Ck 10 im Temperaturbereich ± 70°C und bei Beanspruchungsfrequenzen zwischen 0,01 und 10 Hz mit den Aussagen eines Wechselentfestigungsmodells auf der Grundlage der spannungsinduzierten Diffusion von Kohlenstoffteilchenatomen entlang einer durch Teilchen verankerten Versetzung. Nachweis, daß der Wechselentfestigung von Baustählen ein thermisch aktivierbarer Prozeß zugrunde liegt, nämlich die spannungsinduzierte, gerichtete Diffusion von Kohlenstoffatomen entlang Versetzungen. Ermittlung der Diffusionskonstante für den im Versetzungsschlauch ablaufenden Prozeß in Abhängigkeit von der Temperatur.     

Einfluß der Bainitausbildung auf die Zähigkeit von unlegierten Baustählen

Bei dem Zweikomponentengefüge Bainit sollte der Einfluß der Ausbildungsform auf die Zähigkeitseigenschaften, hier repräsentiert durch die Kerbschlagarbeit, untersucht werden. In Proben aus zwei Stählen, deren Zusammensetzungen den Sorten StE 690 bzw. StE 355 entsprechen, wurden durch unterschiedliche Wärmebehandlungen oder durch Variation des Mangangehaltes verschiedenartige Bainitstrukturen eingestellt. Es wurde gefunden, daß die Bainitstruktur einen sehr starken Einfluß auf die Temperaturlage der Kerbschlagarbeit-Temperatur-Kurven ausübt. Ein Übergang von feinnadeligem zu körnigem Bainit führt zu einer Verschiebung der Übergangstemperatur von über 100 K. Dieser starke Einfluß wird dadurch erklärt, daß bei nadeligem Bainit die Nadelbreite und bei körnigem Bainit die ehemalige Austenitkorngröße für die effektive Korngröße maßgebend sind.     

Der Einfluß von Kerben auf das Zeitfestigkeitsverhalten von Stählen

Bei wiederholten mechanischen und/oder thermischen Belastungen von Bauteilen mit Kerben können im Kerbgrund durch inhomogene Spannungs- und Dehnungsverteilungen überelastische Verformungen auftreten, die bereits im Zeitfestigkeitsgebiet zu einem Versagen des Bauteils führen können. Zur Ermittlung des Kerbeinflusses wurden Zugschwellversuche ohne und mit Haltezeiten bei Raumtemperatur und 530°C durchgeführt. Die Ergebnisse wurden mit Zeitstand- und Dehnungswechselversuchen verglichen und Dehnungsund Spannungsformzahlen ermittelt.     

Vergleich von Kriterien zur Bewertung der Sprödbruchneigung von Baustählen aus Kerbschlag- und Bruchmechanikversuchen

Kennzeichnung der Sprödbruchneigung mittels Kriterien aus den Kerbschlag- und Bruchmechanikversuchen 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, 0,2% Si, 1,19% Mn, 0,017% P und 0,018% S mit vier und zwei verschiedenen Korngrößen zwischen rd. 10 und 100 μm. Gegenüberstellung von Bruchzähigkeit und Kerbschlagzähigkeit. Vergleich einiger Übergangstemperaturkriterien unter Berücksichtigung der statischen und dynamischen Streckgrenze. Angabe von Versprödungsfaktoren.     

Zum Einfluß von Temperatur und Dehngeschwindigkeit auf die Streckgrenze von Baustählen unterschiedlicher Festigkeit

Untersuchungen an vier ferritisch-perlitischen Stählen unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung und Korngröße sowie einem bainitischen Stahl mit Streckgrenzenwerten zwischen 200 und 630 N/mm². Ermittlung deroberen und unteren Streckgrenze im Temperaturbereich zwischen 77 und 370 K bei Dehngeschwindigkeiten zwischen dem quasistatischen und dem Schlagzugversuch . Auswertung der unteren Streckgrenze nach dem Modell des thermisch aktivierten Fließens.     

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.     

Zum Spannung-Dehnung-Verhalten von Baustählen bei Wechselbeanspruchung

Dauerschwingversuche an den Stählen St 37–3 und St 52–3 bei Wechselbeanspruchung mit Spannungsausschlägen unterhalb der Streckgrenze. Ermittlung des Spannung-Dehnung-Verhaltens, der Ultraschallschwächung und der Koerzitivfeldstärke in Abhängigkeit von der Lastspielzahl. Einfluß der Korngröße im Bereich von 13 bis 45 μm Dmr. Veränderung der Versetzungsanordnung. Deutung der Versuchsergebnisse mit Hilfe der Versetzungstheorie unter der Annahme einer von Teilbereichen ausgehenden plastischen Verformung. Grenzspannungsausschlag für beginnende Entfestigung, Elastizitätsgrenze bei Wechselbeanspruchung, Versetzungsaufstauspannung und Beitrag der Eigenspannungen im Korngrößenbereich. Ablauf der Entfestigung. Einfluß der Verformungsverfestigung.     

Einfluß von Abkühlbedingungen und Verformungsgeschwindigkeit auf die Hochtemperatureigenschaften von Baustählen beim Stranggießen

Ausgehend von der erhöhten Rißanfälligkeit mikrolegierter Baustähle beim Stranggießen wurde in Heißzugversuchen nach vorangegangenem Aufschmelzen und Erstarren der Proben der Einfluß unterschiedlicher Gehalte an Niob, Vanadin und Titan, der Verformungsgeschwindigkeit und der Abkühlbedingungen bis auf Prüftemperatur auf die Hochtemperaturfestigkeit und -zähigkeit untersucht. Als Kenngrößen zur Beurteilung der Rißanfälligkeit beim Stranggießen wurden das Erstarrungsintervall ΔT sowie der Verlauf der Brucheinschnürung zwischen 800° und 1200°C ermittelt. Nb-Gehalte bis 0,05% sowie insbesondere abnehmende Umformgeschwindigkeiten bewirken eine deutliche Verschlechterung der Zähigkeit zwischen 1200°C und 800°C. Vanadin hat bis 700°C keinen, Titan nur geringen Einfluß. Die aus der Praxis bekannte unterschiedliche Rißanfälligkeit Nb-freier und Nb-haltiger Güten war nur durch Anpassung der Versuchsbedingungen an die bei der Abkühlung der Strangoberfläche vorliegenden zyklischen Abkühlbedingungen zu klären.     

Bnfluß des Kohlenstoffgehaltes von 0,015 bis 1 % und der Gefügestruktur auf das Hochtemperaturfestigkeits- und -zähigkeitsverhalten von Baustählen nach der Erstarrung aus der Schmelze

Bestimmung der Festigkeit und Brucheinschnürung sowie der Gefügestruktur an Baustählen mit Kohlenstoffgehalten zwischen 0,015 und 1 % im Temperaturbereich von Liquidustemperatur bis 900 °C. Aufnahme von Kenngrößen zur Beurteilung der Innenrißanfälligkeit beim Stranggießen. Ursachen für das unterschiedliche Verformungsverhalten.     

Fraktographische Untersuchungen an Dauerbruchflächen von Baustählen

Fraktographische Untersuchung der bei ein- und mehrstufiger Schwingungsbeanspruchung erhaltenen Dauerbruchflächen gekerbter Flachproben (α_k = 2,7) der Baustähle St 37-3 und St 52-3. Entstehnungsmechanismen der Bruchlinien, Grübchen sowie Längs- und Querspalten auf 90°- und 45°-Bruchflächen. Nachweis von Perlitgebieten auf Dauerbruchflächen und Rißausbreitungsmechanismus durch das Perlitgefüge.     

Der Einfluß wechselnder Temperaturen auf das Zeitfestigkeitsverhalten von Stählen

Mechanische und thermische Beanspruchungen, die zu überelastischen Verformungen führen und ein frühzeitiges Versagen eines Bauteiles verursachen können, treten im Betrieb häufig gemeinsam auf. Es war zu untersuchen, ob eine überlagerte Beanspruchung zu einer größeren Schädigung führt als eine Beanspruchung bei konstanter Höchsttemperatur. Dazu wurden Torsionswechselversuche durchgeführt, wobei in Axialrichtung eine freie Wärmedehnung gewährleistet war. Aus dem Vergleich der Ergebnisse aus Konstant- und Wechseltemperaturversuchen konnte für Wechseltemperaturversuche eine ?äquivalente Konstanttemperatur“ definiert werden.     

Der Einfluß der Dehngeschwindigkeit auf das Zeitfestigkeitsverhalten von Stählen

Bei An- und Abfahrvorgängen von Kesselanlagen und Turbinen treten niedrige Dehngeschwindigkeiten auf; ihr Einfluß auf das Zeitfestigkeitsverhalten von Stählen wurde untersucht. Dabei wurde eine Formel aufgestellt, mit der der Dehngeschwindigkeitseinfluß berechnet werden kann. Versuche ohne und mit Haltezeiten wurden verglichen.     

Zum Einfluß von Temperatur und Dehngeschwindigkeit auf die Festigkeits- und Dehnungskennwerte von Baustählen mit unterschiedlicher Festigkeit

Untersuchungen an vier ferritisch perlitischen Stählen unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung und Korngröße sowie einem bainitischen Stahl mit Streckgrenzenwerten zwischen 200 N/mm² und 630 N/mm². Ermittlung von Zugfestigkeit, Streckgrenzenverhältnis, Verfestigungsexponent, Lüders-, Gleichmaß- und Bruchdehnung sowie Brucheinschnürung in Abhängigkeit von Temperatur und Dehngeschwindigkeit. Hinweise auf Spaltbruch oder plastische Instabilität bei hohen Dehngeschwindigkeiten. Ermittlung des Übergangs von isothermischen zu adiabatischen Versuchsbedingungen.     

Zum Einfluß von Temperatur und Beanspruchungsgeschwindigkeit auf die Rißzähigkeit von Baustählen mit unterschiedlicher Festigkeit

Untersuchungen an zwei territisch perlitischen Stählen und an einem bainitischen Stahl mit Streckgrenzenwerten zwischen 330 N/mm² und 630 N/mm². Ermittlung der Rißzähigkeit K_lc in Abhängigkeit von der Temperatur bei Beanspruchungsgeschwindigkeiten zwischen dem quasistatischen Versuch und schlagartiger Beanspruchung. Meßtechnische Voraussetzungen für die Durchführung von Bruchmechanikversuchen bei hohen Beanspruchungsgeschwindigkeiten. Ermittlung der kritischen Rißaufweitung δ_c und Vergleich der an kleinen 1 CT-Proben ermittelten K_lc-Werte mit den Ergebnissen von 2 CT-Proben. Unterschiede zwischen den aus instrumentierten Kerbschlagversuchen ermittelten Ergebnissen und den an instrumentierten CT-Proben gemessenen K_ld-Werten. Darstellung der Rißzähigkeit K_lc in Abhängigkeit von der im Kerbgrund berechneten Dehngrenze.     

Einfluß der chemischen Zusammensetzung auf das Langzeitverhalten von Chrom-Molybdän-Stählen

Zeitstandversuche bei 500 bis 600 °C an Proben aus acht Versuchsschmelzen mit rd. 0,15% C, 0,1,1 oder 2,4% Cr und 0,35 0,5 oder 1% Mo bis zu 30 000 h. Beziehungen zwischen dem Kleinstwert der Dehngeschwindigkeit und der Kriechdehnung. Vergleich der mittleren Dehngeschwindigkeit für den Bereich von 0,2 bis 0,5% Kriechdehnung. 1%-Zeitdehngrenze und Zeitstandfestigkeit für 1000 bis 100 000 h, Änderung von Zeitstandbruchdehnung und -einschnürung sowie der Härte in Abhängigkeit von der Versuchsdauer.     

Auswirkungen der Zugabe von Metallen der seltenen Erden im Vakuuminduktionsofen auf die mechanischen Eigenschaften von Baustählen

Prüfung des Einflusses des Schwefelgehaltes auf die mechanischen Eigenschaften von St 52-3 nach Zugabe von Seltenerdmetallen nach einem zuvor entwickelten Legierungsverfahren. Beurteilung des Reinheitsgrades und des Bruchverhaltens beim Kerbschlagbiegeversuch. Deutung der Ergebnisse im Hinblick auf die Art der Sulfidbeeinflussung.     

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.     

Metallkundliche Untersuchungen zur Wirkungsweise von Titan in unlegierten Baustählen

Untersuchung der Menge, Zusammensetzung und Bildungsfolge der Titanverbindungen an Stählen ähnlich St 52–3 mit bis zu 0,17% Ti und teilweise zusätzlich mit 0,02% Nb. Beschreibung der Bildung und Wirkungsweise von Carbonitriden, Garbosulfiden und titanhaltigen Mangansulfiden. Ausmaß, Kinetik und Teilchengröße der Ausscheidungen im Austenit und Ferrit. Abhängigkeit der Streckgrenze vom Aushärtungszustand. Zusammenhang zwischen Schwefelabbindung durch Titan und Zähigkeitsverbesserung für den Stahl.     

Der Einfluß von Temperatur,Dehnungsgeschwindigkeit und Haltezeit auf das Zeitfestigkeitsverhalten von Stählen

Dauerschwingversuche mit gleichbleibenden Dehnungsausschlägen an den Stahlgußsorten G-X 22 CrMoV 12 1 und GS-22 Mo 4 sowie den Stählen 14 MoV 63 und 13 CrMo 44 bei Raumtemperatur und im Temperaturbereich 500 bis 550 °C. Ermittlung der Anrißlastspielzahl und des Verfestigungsverhaltens. Einfluß von Haltezeiten bis zu 180 min und Dehnungsgeschwindigkeiten von 0,12 bis 6%/min. Fließkurven bei Dauerschwingbeanspruchung. Spannungsabbau während der Haltezeiten. Zusammenhang zwischen den Ergebnissen aus Dehnungswechsel- und Zeitstandversuchen.