Volume 52, Issue 9

Kurzfassung Neue Stähle weichen in ihrer Zusammensetzung, ihren Gefügen und ihren Eigenschaften zum Teil erheblich von den seit Jahrzehnten bekannten Werkstoffen ab. Die Verwendung höherer Legierungsgehalte und mehrstufiger Glühungen führt zu neuen Problemen in der Charakterisierung dieser Güten. Die klassischen Verfahren der Metallografie und Werkstoffprüfung sind zumeist auf einphasige Werkstoffe ausgelegt und liefern dort gute Ergebnisse. Werden jedoch Werkstoffe mit erhöhtem Legierungsgehalt und/oder speziellen Gefügen betrachtet, ergibt sich die Notwendigkeit für die erweiterte Charakterisierung mit neuen Methoden. Im vorliegenden Beitrag werden einige Ansätze zur Beschreibung neuer Stähle vorgestellt.

Kurzfassung Mit einem neu entwickelten Prüfverfahren können die Bedingungen, unter denen beim Feuerverzinken von Stählen der Schadensmechanismus der flüssigmetallinduzierten Rissbildung (Liquid Metal Assisted Cracking, LMAC) auftritt, gezielt untersucht werden. Es werden u-förmige Biegeproben verwendet, mit denen unterschied- liche Spannungsgradienten realisiert werden können und die Untersuchung des Einflusses von Vorverformungen möglich ist. Mit dem Verfahren wurden Stähle mit unterschiedlichen Anfälligkeiten gegenüber LMAC untersucht, wobei der Schwerpunkt der Untersuchungen auf dem Werkstoff S355 J2 lag. In einem breit angelegten Parameterfeld wurde bei den Zinkschmelzen vor allem der Einfluss der Legierungselemente Blei, Zinn und Wismuth auf das Gefährdungspotenzial durch LMAC näher untersucht. Von den untersuchten Versuchsvarianten wiesen der Versuch mit konstanter Beanspruchung (Zeitstandversuch) und der Versuch mit kontinuierlich zunehmender Beanspruchung (Zugversuch) die beste Indikation für ein bestehendes Gefährdungspotenzial auf. Unabhängig von der Versuchsführung und der für die Indikation herangezogenen Größe (Zeit bis zur Rissbildung, Nennspannung oder Dehnung) wurden bei vergleichbarem Gefährdungspotenzial für Versuchsdauern zwischen 5 min und 1 h jeweils vergleichbare Ergebnisse erhalten. Wichtig ist die Erkenntnis, dass noch bevor an den jeweils aufgenommenen und ausgewerteten Belastungskurven eine Schädigung erkennbar wird, in der hochbeanspruchten Randschicht Mikrorisse auftreten, die zu einer Zunahme der Aufweitung gegenüber einer gleich beanspruchten rissfreien Probe führen. Dies muss bei der Berechnung der beim Verzinken ertragbaren plastischen Dehnung aus der gemessenen Probenaufweitung berücksichtigt werden.

Kurzfassung Das Fließspannungsverhalten einer hochlegierten metastabilen Stahlgusslegierung wurde in einem weiten Bereich der Dehnrate (4·10 −4 s −1 bis 2200 s −1 ) unter Zug- und Druckbeanspruchung untersucht. Dabei wurde ein ausgeprägter TRIP(TRansformation Induced Plasticity)-Effekt der austenitischen Legierung auf CrMnNi-Basis beobachtet, welcher zu hohen Festigkeiten und exzellenter Verformbarkeit führt. Bei Temperaturen oberhalb von 60°C bis 100°C zeigte sich zusätzlich eine mechanische Zwillingsbildung (TWIP- Effekt). Ein besonderes Augenmerk lag auf der Untersuchung der durch die mechanische Beanspruchung hervorgerufenen Mikrostrukturentwicklung. Es wurde festgestellt, dass erhöhte Beanspruchungsgeschwindigkeiten wesentlich das Werkstoffverhalten der untersuchten Legierungen beeinflussen. Mit steigender Dehnrate erfolgt eine Erwärmung der Probe, welche der Entstehung von α'-Martensit entgegenwirkt und so maßgeblich das Verfestigungsverhalten des Werkstoffes beeinflusst.

Kurzfassung Im vorliegenden Beitrag wird über zwei neu entwickelte Prüfverfahren berichtet, mit dem die Kantenrissempfindlichkeit von hochfesten Stahlblechwerkstoffen quantifiziert werden kann. Basierend auf konventionellen Biegetests wurde das neue Prüfverfahren so modifiziert, dass eine maximal mögliche Kantenbelastung aufgebracht wird. Im Beitrag wird auf die standardisierten und genormten Werkstoffcharakterisierungmethoden und -prüfverfahren eingegangen und es werden Prüfverfahren vorgestellt, die eine Aussage über die Biegbarkeit von hochfesten Stahlblechwerkstoffen über deren Kantenrissempfindlichkeit vor allem liefern können.

Carbon fiber materials become more and more important for many applications. Unlike metal the technological parameters and certified quality control mechanisms for Raw Carbon Fiber Materials (RCF) have not yet been developed. There is no efficient and reliable testing system for in-line inspections and consecutive manual inspections of RCF and post laminated Carbon Fiber Reinforced Plastics (CFRP). Based upon the multi-frequency eddy current system developed at Fraunhofer IZFP, structural and hidden defects such as missing carbon fiber bundles, lanes, suspensions, fringes, missing sewing threads, and angle errors can be detected. Using an optimized sensor array and intelligent image pre-processing algorithms, the complex impedance signal can be allocated to different carbon fiber layers. This technique enables the detection of defects in depths of up to 5 layers, including the option of free scale measuring resolution and testing frequency. Appropriate parameter lists for optimal error classifications are available. The dimensions of the smallest detectable flaws are in the range of a few millimeters. Algorithms and basic Eddy Current C-Scan processing techniques for carbon fiber material testing are described in this paper.

Though numerous studies have been devoted to hydrogen embrittlement in steels, up to date there is not a general agreement about the effect of hydrogen on the mechanical behaviour. The purpose of this paper is to analyze the influence of hydrogen on the mechanical response of high strength steels. Samples were cathodically charged with hydrogen, previous to low cyclic fatigue and tensile tests at room temperature. The presence of hydrogen produces softening effects on the cyclic behaviour and improvements in the fatigue life for low hydrogen contents. The stress-strain curves of tensile tests on pre-charged samples depend on the strain rate imposed. Both tensile and fatigue response could be explained by the hydrogen enhancement of dislocation mobility mechanism.

The corrosion resistance of components made of high alloyed steels is mainly determined by the in-service condition. But also the “manufacturing history” of the components influences the corrosion resistance. The whole chain of manufacturing, in terms of the influence of microstructure, internal stresses, and surface condition plays thereby an important role. For these reasons, welding with its local high heat input, the modification of the chemical composition of the weld and the cast-like structure of the weld has also a very strong influence on the corrosion behaviour. To describe these influences on the corrosion resistance of the components standardized corrosion tests and also electrochemical test methods can be used. This article explains how such test methods can be used for evaluation of the corrosion resistance of welds and for failure analysis.

Kurzfassung Luftfederung ist eine durch deutsche Fahrzeughersteller und Zulieferer vorangetriebene, vergleichsweise junge Technologie. Die zuverlässige Fertigung dünner Elastomer-Rollbälge mit einer Wandstärke kleiner als 2 mm hat sich erst in den vergangenen zehn Jahren seit der Serieneinführung der Mercedes-Benz-Baureihe W220 (S-Klasse) im Jahr 1998 entwickelt. Bedingt durch die kurze Historie der modernen PKW-Luftfederung wurden Prüfmethoden zur Charakterisierung und Bewertung des zu erwartenden Abrollkomforts in einem frühen Entwicklungsstadium des Fahrzeuges noch nicht in ausreichendem Maße entwickelt und kommuniziert. Dies veranlasste die Technische Universität Darmstadt, Institut Fluidsystemtechnik, eine aufwandsoptimierte Prüfspezifikation zu entwickeln. Neben der Charakterisierung stand dabei der Entwurf von Prüfmethoden zur Beurteilung des Harshnessverhaltens von Luftfedern im Vordergrund. Durch die Zusammenarbeit mit dem VDA-FAT-Arbeitskreis für Fahrdynamik wurde neben der Aufwandsoptimierung eine Vereinheitlichung der Prüfspezifikationen der Fahrzeughersteller und Zulieferer erreicht. Insbesondere wird eine Sprunganregung eingeführt und diskutiert.

For design it is generally important to consider the residual stress relaxation. In the study for this contribution, 2024 T351 Aluminium alloy specimens were shot peened at three different shot peening intensities, followed by fatigue tests for two loads. Fatigue tests were divided into two stages. The residual stresses and micro-hardness were measured at initial and after each cyclic load for the three shot peening intensities and the two aforementioned sets of loads. The results showed that the residual stresses and micro-hardness of the specimens were decreased. Moreover, the relaxation depended on the fatigue load amplitude. Residual stress relaxation reached 54% of the initial residual stress while the micro-hardness relaxation reached 39% of the initial micro-hardness. Most of the residual stress relaxation occurred during the first cycle. The relaxation of the initial residual stress is severe when there is low shot peening intensity and high applied load, and the reduction of the micro-hardness is depending on the residual stress relaxation.

The effect of welding parameters on weld quality and joint properties of friction stir welds in the high strength aluminium alloy AA2024 in T4 temper state was investigated in the present work. The employed rotating speeds of the tool were 1520 and 2140 rpm, while the advancing selected speeds were 40, 56, 112, 160 and 224 mm/min. The microstructural evolution of the joints was analysed by optical and scanning electron microscopy (SEM) observations of the welds cross sections. The mechanical properties of the joints were evaluated by means of microhardness (HV 0.05 ) and tensile tests at room temperature. Also, the fracture surfaces of the tensile tested specimens were characterised using SEM. In all cases, the minimum microhardness values were observed in the thermo-mechanically affected zone (TMAZ) / heat affected zone (HAZ) boundary. The microhardness values in the TMAZ and HAZ of the joints decreases with increasing the heat input. Some welding defects such as porosity in the stir zone of the joints fabricated with the advancing speeds of 112, 160, and 224 mm/min at 2140 rpm were observed, whilst defect free welds were obtained with the advancing speeds of 40 and 56 mm/min at 1520 and 2140 rpm. The stirring defects decreases with increasing the heat input. All joints obtained with different welding parameters exhibited reduced strength and ductility compared with the base metal. 2024-T4 aluminium alloy plates friction stir welded at a tool advancing speed of 40 and 56 mm/min at 2140 rpm exhibited higher tensile strength and ductility, whereas lowest tensile properties were observed for samples welded at a higher tool advancing speeds of 112, 160, and 224 mm/min at 2140 rpm.