Volume 72, Issue 2

One of the main reasons for metal loss of semi-finished metal products during heating in reheating and heat treatment furnaces is scale formation. In the presented project a burner is developed which produces a low oxidizing / reducing atmosphere in the furnace. The concept is realized by a recuperative burner, which generates a reducing furnace atmosphere due to fuel rich combustion of natural gas and air. The complete combustion of the furnace atmosphere is ensured by the injection of additional air and takes places in an open radiant tube resulting in a high energy efficiency. In this paper numerical and experimental results are presented and discussed. The numerical results showed the huge impact of the secondary air swirl on the post-combustion in the annular gap which is formed between the open radiant tube and the burner. Mixing phenomena in the annular gap results in a nearly complete post-combustion at low and high swirl angles of the additional combustion air (ω = 0°, ω = 90°). Instead of that, at a swirl angle of ω = 45° the entire reaction from CO to CO 2 was not ensured within the boundaries of the numerical model. The quality of the post-combustion was experimentally evaluated by measuring the CO-emissions in the off-gas channel. These were lower than 50 mg/m 3 in a wide range of operation. The NO x -emissions are lower than 121 mg/m 3 at all tested cases.

Kurzfassung Die erreichbare Bauteilfestigkeit ist beim Presshärten von der Einstellung einer möglichst raschen Wärmeabfuhr abhängig. Diese Studie untersucht den Einfluss der Werkstoffzusammensetzung und der Wärmebehandlung auf die Wärmeleitfähigkeit von zwei unterschiedlichen Warmarbeitsstählen im Temperaturbereich zwischen 293 K und 773 K. Die Temperaturleitfähigkeit wurde mithilfe der dynamischen Messmethode indirekt gemessen. Die dargestellten Ergebnisse zeigen, dass die Wärmeleitfähigkeit eines Warmarbeitsstahls mit zunehmendem Legierungsgehalt abnimmt. In dem für die Anwendung des Presshärtens relevanten Temperaturbereich unterhalb von 473 K steigt die Wärmeleitfähigkeit ungeachtet des jeweiligen Wärmebehandlungszustands bei den zwei untersuchten Warmarbeitsstählen mit der Untersuchungstemperatur an. Für Anwendungen, bei denen die Werkzeuge Temperaturen oberhalb von 473 K ausgesetzt werden, ist zu beachten, dass die Wärmeleitfähigkeit mit weiterer Erhöhung der Temperatur abfällt.

Kurzfassung Härte und Korrosionsbeständigkeit sind die wichtigsten Qualitätsmerkmale von Schneidwaren. Diese werden nur durch eine optimal durchgeführte Wärmebehandlung des martensitischen nichtrostenden Stahls 1.4116 (X50CrMoV15) erreicht. In der industriellen Fertigung wird die Korrosionsbeständigkeit von Schneidwaren durch Wechseltauchversuche überprüft, die herstellerübergreifend eine große Schwankung der Korrosionsbeständigkeit belegen. In den letzten Jahren wurden neue elektrochemische Untersuchungsmethoden für die Werkstoffgruppe der martensitischen nichtrostenden Stähle entwickelt, welche die geringe Lochkorrosionsbeständigkeit von Schneidwaren auf das Phänomen der Chromverarmung zurückführen. Derzeit wird in der wissenschaftlichen und in der industriellen Gemeinschaft der Schritt des Anlassens als Hauptursache der Chromverarmung angesehen. Bei Schneidwaren sind die Anlasstemperaturen aber zu gering, um die auftretende Chromverarmung zu erklären. Aus diesem Grund wurden drei verschiedene Wärmebehandlungsparameter (Austenitisierungsdauer, Abkühlgeschwindigkeit und Anlasstemperatur) systematisch untersucht, um deren Beitrag zur Chromverarmung darzustellen. Dazu wurde die Untersuchungsmethode der elektrochemisch potentiodynamischen Reaktivierung (EPR) eingesetzt, die sehr sensibel auf Veränderungen im Gefüge reagiert und den Grad an Chromverarmung ermittelt. Außerdem wurden KorroPad-Prüfungen durchgeführt und kritische Lochkorrosionspotentiale ermittelt, um den Zusammenhang zwischen Chromverarmung und Lochkorrosionsbeständigkeit herzustellen. Die Ergebnisse aller Untersuchungen verdeutlichen, wie eng das Prozessfenster ist, in dem Schneidwaren mit hoher Korrosionsbeständigkeit hergestellt werden können.

The paper evaluates the properties of two cold work tool steels which differ in the production process and content of carbon and vanadium. Both steels are characterized by their great hardenability, toughness, dimensional stability and wear resistance. They are a subledeburitic steel X63CrMoV5-1 produced by classical metallurgy and a ledeburitic steel Vanadis 6 produced by powder metallurgy. Different austenitizing temperatures in the range of recommended values for the material were used during the heat treatment. Both materials were tempered at a temperature of 530 °C. Also cryogenic treatment at temperatures of −196 °C and −180 ° C for 5 h and/or 4 h was inserted into the conventional heat treatment cycle. The effect of the timing of cryogenic treatment in the heat treatment cycle was observed. Hardness measurement, a three-point bending test and a wear resistance test by the pin-on-disk method were used to specify the effect of the conditions of heat treatment on the properties of the investigated materials.

The wear behaviour of work roll materials is an important issue during the hot rolling process of metals. For this reason, the present study investigates the mechanical properties and the sliding wear behaviour of HS6-5-3 type high-speed steels (HSS) at elevated temperatures. Influences on the performance of HSS discussed are the microstructural constitution (as-cast and electro-slag remelted condition), the heat-treatment condition and the overall tribological system (C60 carbon steel and X5CrNi18-10 stainless steel counter-body materials). The results of the study show, how mechanical and tribological properties of HSS depend on these aspects and how a modification of the processing route can lead to improved high-temperature properties of HSS. As a main aspect the investigations show that, the formation of tribochemical wear layers during high-temperature sliding wear needs to be regarded. Tribochemical wear layers dominate the high-temperature wear behavior of steels. Therefore, the formation, characteristics and stability of tribochemical wear layers are analysed [1].

It is well known that existing residual stress fields play an important role for strength and lifetime of components. Consequently there is a great interest in the availability of fast, reliable and possibly nondestructive methods for their determination. In this context, X-ray diffraction methods play an important role in technical practice as well as in scientific research. They are based on the determination of lattice strains from which residual stresses are determined applying Hooke's law with appropriate elastic constants. In this paper – after a short survey of the basic principles – characteristic features of energy resolved methods for laboratory applications compared with angle resolved methods are outlined. A corresponding measuring device is presented and characteristic examples are given to demonstrate the possibilities and limitations of the method.