Volume 62, Issue 2

Kurzfassung Aluminium-Kupfer-Legierungen sind hinlänglich bekannt und sowohl ihre Herstellung als auch ihre Weiterverarbeitung werden weitgehend beherrscht. Allerdings sind heutige Gusslegierungen des Systems Al-Cu auf Kupfergehalte bis etwa 6 Gew.-% beschränkt. Zurückzuführen ist dies auf die abnehmende Umformfähigkeit dieser Werkstoffgruppe mit zunehmendem Kupfergehalt. Das feine, globulare Gefüge sprühkompaktierter Al-Cu-Werkstoffe führt dazu, dass auch sprühkompaktierte Aluminiumlegierungen mit Kupfergehalten weit oberhalb der Löslichkeitsgrenze (5,65 Gew.-%) hervorragende Umformeigenschaften besitzen. Am Beispiel des binären Werkstoffes AlCu10 wurde untersucht, inwieweit durch Anpassung der Umformung eine Verbesserung der quasi-statischen Eigenschaften sprühkompaktierter Al-Cu-Legierungen erreicht werden kann. Dabei führte die Anpassung der Umformung an die Eigenschaften des sprühkompaktierten Werkstoffes zu isotropen Festigkeitswerten. Darüber hinaus wurde eine ausgezeichnete Bruchdehnung festgestellt, die im Bereich der konventionellen Legierungen AA 2014 bzw. AA 2024 liegt. Die Ergebnisse zeigen, dass das Sprühkompaktieren mehr als nur eine Alternative darstellt, um hoch kupferhaltige Aluminiumlegierungen mit ausgezeichneten Eigenschaften herzustellen.

In quenching of age hardenable aluminum alloys, today predominantly aqueous quenching media are used, which can lead to a non-uniform cooling of the components due to the Leidenfrost phenomenon, and thus to distortion. In relation to the conventional quenching procedures in aqueous media, gas quenching has a number of technological, ecological, and economical advantages. The quenching intensity can be adjusted by the variable parameters gas pressure, gas velocity as well as the kind of gas and thus can be adapted to the requirements of the component. By the higher uniformity and the better reproducibility, gas quenching offers a high potential for reducing distortion. It could be demonstrated that characteristic shape and dimension changes of forged components of the spray formed aluminum alloy DISPAL S232 (Al-17Si-4Fe-3Cu-0.5Mg-0.4Zr) are clearly lower after gas quenching than after water quenching. Thereby suitable processes proved to be high-pressure gas quenching with nitrogen at 10 bar as well as air quenching in a gas nozzle field. Cost saving would be possible, because of reduced distortion and therefore less reworking.

Kurzfassung Die ebenmäßige Korrosion von nitriertem bzw. nitrocarburiertem und oxidiertem Stahl 20MnCr5 wurde in 0,9 M Kochsalzlösung untersucht und im Zusammenhang mit dem Konzentrationsverhältnis [C]/[N+C] der ε-Phase direkt unter der Oxidschicht betrachtet. Die beste Korrosionsbeständigkeit wird bei [C]/[N+C]-Werten von 0,02 bis 0,2 erreicht. Dabei weisen die oxidierten Oberflächen häufig negativere Ruhepotenziale und geringere Korrosionsgeschwindigkeiten als Prüfflächen im porenfreien Bereich der ε-Verbindungsschichten auf. An Prüfflächen aus ε-Carbonitrid mit [C]/[N+C] < 0,02 und an Prüfflächen aus “reinem” ε-Nitrid besteht vergleichbare höhere Korrosion. Die “reinen” ε-Nitridschichten, die durch Ionenstrahlnitrieren von Reinsteisen erzeugt wurden, zeigen eine Zunahme der Korrosion mit der Zahl der ionenstrahlinduzierten Fehlstellen. Auch an gasoxinitriertem und oxidiertem Stahl wird eine geringere Lochkorrosionsanfälligkeit bestätigt, wenn die Konzentration der Interstitiellen [N+C] in der ε-Phase direkt unter der Oxidschicht mindestens 8,6% beträgt.

Kurzfassung Seit einigen Jahren gehört die Niederdruckaufkohlung mit Acetylen zum festen Bestandteil der Einsatzhärtung in der Getriebe- und Luftfahrtindustrie und in einigen Lohnbehandlungsbetrieben. Die Einsatzhärtung unter Vakuum würde noch deutlich an Gewicht gewinnen, wenn der Prozess der Niederdruck-Carbonitrierung seine Entwicklungsphase erfolgreich abgeschlossen hätte und für industrielle Anwendungen zur Verfügung stehen würde. Während die entscheidenden Parameter für die Kohlenstoffübertragung bei der Niederdruckaufkohlung mit Acetylen vollständig untersucht und verstanden worden sind [1–4!], ist der Mechanismus für die Stickstoffübertragung bei der Niederdruck-Carbonitrierung noch weitestgehend unbekannt. Aus diesem Grund wurde ein Entwicklungsprojekt gestartet, in dem der Einfluss der Prozessparameter: Prozessgasdruck, Temperatur, Prozessdauer und Stahlsorte auf die Stickstoffübertragung untersucht wurde. Als Stickstoffspender wurde ausschließlich Ammoniak verwendet. Dieser Beitrag beschreibt die Grundlagen des Prozesses und erklärt den Einfluss verschiedener Parameter auf die Stickstoffverläufe.

Kurzfassung Die Niederdruckaufkohlung von Stahl ist ein modernes Aufkohlungsverfahren, welches bei der Einsatzhärtung stark beanspruchter Bauteile eingesetzt wird. Die Niederdruckaufkohlung bietet im Vergleich zu anderen Aufkohlungsmethoden den Vorteil hoher Gleichmäßigkeit und Reproduzierbarkeit der Aufkohlungsergebnisse. Als problematisch bei diesem Verfahren ist jedoch vor allem die ungewollte, aber unvermeidliche Bildung von Polymeren und polyzyklischen Aromaten, wie z.B. Benzol und Naphthalin, anzusehen. Diese höheren Kohlenwasserstoffe kondensieren in den Rohrleitungen und lösen sich im Vakuumpumpenöl, was zu erheblicher Beeinträchtigung des Verfahrens führen kann. Der höhere Wartungs- und Reinigungsaufwand der Anlagen ist mit zusätzlichen Kosten verbunden. In der vorliegenden Arbeit soll ein Lösungsansatz zur katalytisch unterstützten Reinigung von Abgasen aus der Niederdruckaufkohlung von Stahl vorgestellt werden. Mit einer solchen Prozessstufe sollte es möglich sein, die Abgase aus der Aufkohlung direkt in für den Gesamtprozess unkritische Verbindungen umzusetzen. Um die Möglichkeiten einer solchen katalytischen Nachbehandlung zu überprüfen, wurde in einer geeigneten Versuchsapparatur zunächst das Aufkohlungsgas C 2 H 2 unter ähnlichen Bedingungen wie bei der industriellen Niederdruckaufkohlung pyrolysiert. Anschließend wurde das entstehende Pyrolysegas in einen zweiten Reaktor geleitet, in welchem verschiedene Katalysatorsysteme zur Umsetzung der Pyrolysegase getestet wurden. Hierbei kristallisierte sich ein Katalysatorsystem auf der Basis NiCrLa/Al 2 O 3 als besonders geeignet für die gestellte Aufgabe heraus.

For modeling the deformation and the heat treatment related change of micro structural material properties, a crystal structure with several grains is analyzed using the molecular dynamics simulation. The generated atom arrangement has been equilibrated, sheared and tempered, and the resulting microstructures and stresses as well as their changes are presented. The shearing of the multiple grain model into the region of plastic deformation caused a significant change in its microstructure and introduced additional stress. On applying the heat treatment simulation, it was possible to show thermally induced relaxation processes in a microstructure using molecular dynamics.