Volume 54, Issue 9

Although high strength low alloy steels offer the potential for lightweight design, their application is often rather limited due to existing design rules. A further development of these standards requires precise prediction of realistic limit states. The damage model of Bai and Wierzbicki has been extended in order to improve the description of the ductile failure behaviour of steels, especially when crack initiation in dynamic loading is to be simulated. Application examples of the extended model are given in order to show that it can be used for limit state analysis. An outlook presents the application of the model to derive improved safety factors for probabilistic safety concepts.

Kurzfassung Wechselverformungsexperimente unter Anwendung verschiedener Prüftechniken, wie Servohydraulik, Resonanzprüfmaschinen, Umlaufbiegung und Ultraschall, sowie eine systematische mikrostrukturelle Auswertung der Oberfläche nach vorgegebenen Lastwechselintervallen mithilfe der analytischen Rasterelektronenmikroskopie weisen darauf hin, dass Korn- und Phasengrenzen maßgeblich das Ermüdungsverhalten von Duplexstählen beeinflussen. Je nach räumlicher Orientierung der Gleitsysteme benachbarter Körner und Phasenbestandteile kann die lokale Bildung von Scherbändern erklärt werden, die auch über Grenzflächen hinaus wachsen und schließlich zu Rissinitiierung, Ermüdungsrissausbreitung und Bruch führen.

Kurzfassung Vorgestellt werden analytische und experimentelle Untersuchungen zum Ermüdungsverhalten von Gusseisen mit Lamellengraphit (GJL). Neben statistisch abgestützten Kennwertfunktionen für die zur Festigkeitsrechnung maßgeblichen Eingangsgrößen und zum Einfluss von Normal- und Torsions-Mittelspannungen, wurden Versagensgrenzen für GJL unter zweiachsig schwingenden Lastspannungszuständen durch Rechnung und Versuche verifiziert.

Kurzfassung Die Kenntnis der Deformations- und Schädigungsmechanismen beim langsamen Risswachstum in Polyethylen (PE)-Rohrwerkstoffen ist im Hinblick auf ihre Lebensdauervorhersage von besonderer Bedeutung. Eine etablierte Möglichkeit der Simulation und Vorhersage des langsamen Risswachstums ist der Full-Notched Creep Test (FNCT), der besonders bei den heute verwendeten PE-Rohrwerkstoffen durch sehr lange Prüfzeiten gekennzeichnet ist. Aus diesem Grund wurde in der vorliegenden Arbeit nach Korrelationen gesucht, die zwischen Methoden der Kurzzeitprüfung und dem Full-Notched Creep Test bestehen. Als Methoden der Kurzzeitprüfung wurden die für Kunststoffe etablierten bruchmechanischen Konzepte “Essential Work of Fracture” und “Risswiderstandskurve” gewählt.

Kurzfassung In diesem Beitrag werden die neuesten Entwicklungen in der Normung auf dem Gebiet der Werkstoffprüfung folgender Gebiete vorgestellt: mechanisch-technologische Prüfverfahren (Härteprüfung, Zugversuch, Kerbschlagbiegeversuch) und Kalibrierung von Werkstoffprüfmaschinen.

Kurzfassung In dieser Arbeit sind erste Ergebnisse einer Untersuchung des Einflusses der Mikrostruktur auf die Ermüdungsschädigung der Aluminiumgusslegierung EN AC-Al Si7Mg0,3 zusammengestellt. Hierzu erfolgte zunächst die Herstellung korngefeinter und veredelter Probestäbe durch Abgießen in eine Stahlkokille. Mit gezielten Wärmebehandlungen konnte die Festigkeit des α-Mischkristalls, bei gleicher Größe und Form der eutektischen Phase variiert werden. In den anschließenden Ermüdungsversuchen konnte bei Proben, die bei einer höheren Lösungsglühtemperatur geglüht wurden, eine gesteigerte Lebensdauer festgestellt werden.

Kurzfassung Der Fachausschuss 3.23 “Härteprüfung” in der VDI/VDE Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA) hat Möglichkeiten zur Bestimmung einer Eignung von Härteprüfmaschinen auf Basis der üblichen Methoden bei der dimensionalen Messtechnik geprüft und auch die im Anhang G der ISO 6508-1 vorgeschlagenen Berechnungen zur Messunsicherheit betrachtet. Es wurden Ringversuche an Rockwell- Härteprüfmaschinen durchgeführt und ausgewertet. Auf der Basis der Ergebnisse werden Vorschläge für ein Konzept zum Nachweis der Eignung von Härteprüfmaschinen diskutiert. Unter Eignung einer Härteprüfmaschine wird die Eigenschaft der Härteprüfmaschine verstanden, bei Wiederholungsmessungen unter Laborbedingungen (idealen Bedingungen) Messergebnisse zu erzielen, die einer bestimmten, vorgegebenen Prüfaufgabe (vorgegebene Toleranz) unter Berücksichtigung der Messunsicherheiten genügen.

Kurzfassung Die lokalen Festigkeiten im Bereich einer Schweißverbindung sind maßgebend für deren Widerstandsfähigkeit gegenüber mechanischen Beanspruchungen. Im Gegensatz zu anderen präparationsaufwendigen Methoden, z.B. die Untersuchung von Mikro-Zugproben, liefert die instrumentierte Eindringprüfung mit deutlich geringerem Aufwand Verläufe von Festigkeiten mit sehr guter Ortsauflösung. Im Rahmen dieser Arbeit werden wahre Spannungs-Dehnungskurven aus zyklischen Eindringversuchen mittels Auswertungen auf der Basis repräsentativer Spannungen und Dehnungen und auf der Basis neuronaler Netze an Punktschweißverbindungen aus hochfesten Stählen, jeweils im Bereich des Grundwerkstoffs und der Schweißlinse, bestimmt. Die Ergebnisse werden exemplarisch für einen Stahltyp mit Ergebnissen von Zugversuchen am Grundwerkstoff und am thermisch behandelten Werkstoff mit Schweißgut ähnlicher Struktur verglichen und diskutiert.

Based on the combination of FE-calculations and experimental results a defect assessment procedure for brazed steel joints was developed in the present work, which reliably takes into account the effect of different steel heat treatments and defined artificial defects in the braze layer. Tensile tests with defect free joints consisting of X3CrNiMo13-4 as substrate material and of Au-18wt.-%Ni as filler metal serve as a basis to simulate the elastic-plastic material behaviour. By correlating experimental and numerical methods, failure criteria could be derived which indicate and predict failure of brazed components. These failure criteria were also presumed to calculate the maximum tolerable loads for specimens containing different defects. The results show that the simulations correlate very well with the experimental results. Furthermore, they provide a possibility to analyze the failure behaviour for different defect types and the influence of different heat treatments on the joint strength.

Haynes 282 alloy is a newly developed nickel-base superalloy, with properties focussed on high creep strength, thermal stability, good weldability and fabricability, which might qualify it as a substitute for established materials like Hastelloy-X or René-41 e.g. in aerospace applications. However, so far no information on the sensitivity for hydrogen environment embrittlement (HEE) has been published for this material. In the present work, tensile tests under hydrogen atmosphere have been carried out at room temperature and the results have been compared to those from tests under argon. Haynes 282 is found to show significant hydrogen embrittlement.

This paper focuses on the effect of heat treatment parameters on the microstructure and mechanical properties of quenchable 22MnB5 steel sheets with an Al–Si layer. Heat treatment parameters such as temperature and cooling rate from the solid solution temperature were investigated. For this purpose, the heat treatment was conducted within the temperature range from 700°C to 950°C, and two different cooling techniques were applied to the specimens: air cooling and water quenching. The microstructures of the specimens were then studied using optical microscopy. Additionally, tensile and hardness tests were performed at room temperature. The results show that the effects of heat treatment were obviously influenced by the original microstructure of the 22MnB5 sheet. With the increase of heat treatment temperature, the martensite proportions increased, and the hardness and tensile strength also increased, especially after the 850°C quenching. Moreover, quenching after 900°C has been reached was determined to be an ideal process for hot forming 22MnB5 steel sheets.

In this study a low alloyed steel was selected and heat treatments including austenization, quenching and tempering were applied to it to obtain a hardened matrix. After heat treatments two steel plates ha-ving hardnesses of 315 and 320 HV were subjected to ballistic shots as target materials. The shots were carried out at 0° from a distance of 30 m to the target materials using API 55-7.62 mm armor piercing projectiles with a velocity of 835–840 m/s. Metallographical and fractographical examinations were carried out after the shots to investigate the behaviour of matrix under dynamic loading and to observe the formation as well as type of adiabatic shear bands and their effects on the nucleation and propagation of cracks within the matrix, in addition to the inclusions. In the etched samples a degenerated matrix compared to the original tempered martensitic-bainitic matrix was observed in the regions close to the penetration. On the other hand deformed and transformed types of adiabatic shear bands were observed as white bands. It is concluded that both types of adiabatic shear bands directly play an important role in the nucleation and propagation of cracks in addition to the inclusions within the matrix.