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.     

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 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.     

Anwendung bruchmechanischer Methoden auf Zugproben mit Mittenriß

Um die Übertragbarkeit von bruchmechanischen Kennwerten zu überprüfen, wurden zur Ergänzung früherer Untersuchungen mit Kompaktproben (CT-Proben) nunmehr Versuche mit Zugproben mit Mittenriß durchgeführt. Die Proben hatten eine Breite von 50 bzw. 100 mm und eine Dicke von 12,5 bzw. 25 mm und waren aus einem mittelfesten Baustahl St 52-3 und einem hochfesten Vergütungsstahl 30 CrNiMo 8 gefertigt. Um verschiedene Konzepte der Bruchmechanik erfassen zu können, erfolgten die Versuche in einem weiten Temperaturbereich von ? 196°C bis Raumtemperatur. Bei der Temperatur des flüssigen Stickstoffs von ? 196°C trat instabile Rißausbreitung ein, und die linear elastische Bruchmechanik mit dem Werkstoffkennwert K_Ic erwies sich als das geeignete Werkzeug zur Beschreibung der Ergebnisse. Bei höheren Temperaturen (oberhalb von etwa ? 60°C), bei denen die Rißausbreitung stabil erfolgte und mit großer plastischer Verformung verbunden war, wurden Rißwiderstandskurven bestimmt, und zwar vorzugsweise JR-Δa-Kurven. Die auf dem J-Integral beruhende Methode von Shih und Kumar konnte erfolgreich zur Berechnung der Höchstlasten der Zugproben mit Mittenriß aus den Rißwiderstandskurven von Kompaktproben eingesetzt werden. Mit der Methode der plastischen Grenzlast wurden die gemessenen Höchstlasten vielfach stark unterschätzt.     

Bewertung des Einflusses von Sulfiden auf das Bruchverhalten von Baustählen

Instrumentierte Kerbschlagbiegeversuche an Querproben aus längsgewalztem Stahl St 52-3 mit und ohne Zusatz von Cer. Einfluß der Sulfidmenge und der Sulfidausbildung auf Kerbschlagzähigkeit und Aussehen der Bruchfläche. Schlußfolgerungen für Rißeinleitung und Rißausbreitung. Spannungszustand im Kerbgrund. Zusammenhang zwischen Kaltverfestigung und Kraftbedarf für Rißeinleitung.     

Rißausbreitung unter schwingender Beanspruchung in einem gehärteten Werkzeugstahl

Änderung der Gefüge von Kaltarbeitsstahl durch thermische Behandlungen. Aufnahme von Wöhler- und Rißausbreitungsdiagrammen. Einfluß mikrostruktureller Parameter, wie Restaustenitgehalt, Primärcarbide und Austenitkorngröße, auf die Rißausbreitung.     

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.     

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.     

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.     

Wasserstoff in Eisen und Stahl

Bericht über den Einfluß des Wasserstoffs auf das Bruchverhalten von Eisen und Stählen. Beschreibung der Wasserstoffaufnahme. Lösung des Wasserstoffs in Eisen und Wechselwirkung mit Gitterfehlern. Diffusions- und Transportvorgänge des Wasserstoffs in Eisen und Eisenlegierungen. Erörterung der Theorien zur wasserstoffinduzierten Rißbildung, Rißausbreitung und des Sprödbruchs.     

Verformungserscheinungen und Rißbildung an biegewechselbeanspruchten Rundproben eines vergüteten Chrom-Molybdän-Stahles

Es wurden Umlaufbiegeversuche an ungekerbten Rundproben mit längsgeschliffener und elektrolytisch polierter Oberfläche eines vergüteten Chrom-Molybdän-Stahles durchgeführt. Die Wöhler-Linien im Zeitfestigkeitsgebiet wurden für eine Überlebenswahrscheinlichkeit von 10, 50 und 90% bestimmt. Außerdem wurden für beide Oberflächenzustände der Proben die Schadenslinien nach dem French-Verfahren und die Wechselfestigkeiten nach dem Treppenstufen-Verfahren ermittelt. Durch metallographische Untersuchungen an elektrolytisch polierten, ungeätzten Proben wurde die Grenzlinie für das Auftreten der ersten Verformungsspuren und an geätzten Proben die Rißausbreitung im Vergütungsgefüge erhalten.     

Der Amplitudeneinfluß auf die Bildung von Ermüdungsanrissen in gehärteten und kugelgestrahlten Biegeproben aus Stahl Ck 45

Biegewechselversuche mit gehärteten sowie gehärteten und kugelgestrahlten Stahlproben aus Ck 45. Röntgenographische Ermittlung der oberflächennahen Eigenspannungstiefenverteilungen. Aufnahme von Wöhler-Kurven. Rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen der Bruchflächen zur Bestimmung des Rißentstehungsortes. Zusammenhang zwischen Spannungsamplitude und Ort der Rißentstehung. Deutung der Versuchsergebnisse als Folge eigenspannungsbeeinflußter lokaler Wechselfestigkeiten.     

Ermüdungsverhalten des Stahles 50 CrV4 in Zweistufen-Biegeschwell-versuchen

Zweistufen-Biegeschwellversuche an dem Stahl 50 CrV 4 mit 0,54% C, 0,35% Si, 1,1% Mn, 0,018% P, 0,014% S, 1,04% Cr und 0,15% V im vergüteten Zustand. Varianzanalytische Bewertung der Abhängigkeit der Bruchlastspielzahl von der Differenz der Spannungsamplituden in den beiden Beanspruchungsstufen, von dem Anteil der Lastspiele mit größerer Spannungsamplitude und vom Umfang der einzelnen Teilfolgen. Änderung von Mittelspannung und Unterspannung in dehnungsgesteuerten Ein- und Zweistufen-Zugschwellversuchen. Einfluß von Amplitudenwechseln auf die Geschwindigkeit der Rißausbreitung.     

Spannungen am Rißbeginn und am Rißende bei zweiachsiger Beanspruchung

Innendruckversuche an zylindrischen und konischen rohrförmigen Proben aus den Stählen St 37-1, St 37-2, St 37-3 sowie St 52-3. Ermittlung der Spannungen und der Wanddickenverminderungen am Rißbeginn und am Ende des Risses im konischen, verstärkten Teil der Probe bei Verhältnissen von Tangential- zu Längsspannung von 0,7 bis 1,0. Bewertung der Stähle nach der auf die Zugfestigkeit bezogenen Spannung am Rißende und der daraus abgeleiteten Übergangstemperatur.     

Bruchzähigkeit von Härtungsgefügen des Werkzeugstahls 90 MnCrV 8

Thermische und thermomechanische Behandlungen an Kaltarbeitsstahl. Rißausbreitung unter statischer und schwingender Belastung. Einfluß von Restaustenit, Carbiden, Austenitkorngröße und Härte. Elektronenmikroskopische Untersuchung der Gefüge und Bruchflächen.     

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 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.     

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.     

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.     

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.