Bøger af Adolf Rose

Warmfeste Stähle werden als Werkzeugstähle, sogenannte Warmarbeitsstähle, für die Warmformgebung und als Baustähle für den Kesselbau und andere Verwen­ dungsgebiete mit thermischen Beanspruchungen benötigt. Zur Erzielung der er­ forderlichen Warmfestigkeitseigenschaften und Anlaßbeständigkeit werden den Stählen hauptsächlich Chrom, Molybdän, Wolfram und Vanadin zulegiert. Von wesentlichem Einfluß ist auch der Kohlenstoff. Die Höhe der Gehalte an diesen Elementen und ihr Mengenverhältnis werden auf die zu erwartenden Beanspru­ chungen abgestimmt. Die im allgemeinen übereutektoidischen Warmarbeitsstähle sind legierungs- und kohlenstoff reicher als die untereutektoidischen, warmfesten Baustähle. Die Gebrauchseigenschaften in der Wärme hängen bevorzugt von der Art und Verteilung der auftretenden Sonderkarbide und außerdem von der Zu­ sammensetzung der Grundmasse ab. Das Umwandlungsverhalten dieser Stähle wird für verschiedene, technisch be­ sonders wichtige Sorten im »Atlas zur Wärmebehandlung der Stähle« [1] be­ schrieben. Die Wirkung der Legierungszusätze kommt in den Zeit-Temperatur­ Umwandlung-Schaubildern vor allem darin zum Ausdruck, daß zwischen der Perlit- und Zwischenstufe ein Bereich erhöhter Austenitbeständigkeit oder ein umwandlungsfreies Gebiet auftritt.

Fur den GroBstahlbau ist, ebenso wie fur den Fahrzeug- und Maschinenbau, die Schweiflbarkeit des Werkstoffes Stahl eine der wesentlichen Eigenschaften. Die Verbindung von Konstruktionselementen durch SchweiBen fordert zur Entwick­ lung einer gewichtsarmen Gesamtkonstruktion die Anwendung von moglichst hochfesten Stahlen. Die Steigerung der Festigkeit erfolgt bei Baustahlen, die im Walzzustand, d. h. nach vorgegebener Warmebehandlung, eingesetzt werden, im allgemeinen dadurch, daB der Anteil an Legierungselementen erhoht und damit gleichzeitig die Hartbarkeit verbessert wird. Das bedeutet, daB bei der Entwicklung hochfester schweiBbarer Baustahle eine Teileigenschaft des sehr komplexen Sammelbegriffes »SchweiBbarkeit« immer mehr beachtet werden muB, und zwar die Aufhartung beim SchweiBen als Er­ gebnis einer ungewollten, aber insbesondere durch die hohen Austenitisierungs­ temperaturen »wirkungsvollen« Warmebehandlung, die zur Bildung von Rissen und die Konstruktion gefahrdenden mehrachsigen Spannungszustanden in der warmebeeinfluBten Zone fiihren kann. Fur diese Entwicklung von Stahlen und die Beurteilung ihrer SchweiGbarkeit ist es daher erforderlich, die Beanspruchung der Werkstoffe durch die Warme­ behandlung des SchweiBens zu kennen, d. h. deren entscheidende GroBen, die Austenitisierung und die Abkuhlungsgeschwindigkeit, in Abhangigkeit von den SchweiBbedingungen. Dabei ist angenommen, daB die beim SchweiBen ein­ gebrachte Wasserstoffmenge mit steigendem Gehalt diese durch das Gefuge be­ dingte RiBanfiilligkeit vergroBert. Der Wasserstoffgehalt ist in erster Linie von der Art der verwendeten Elektroden abhangig und nicht von der eingebrachten Energiemenge und von Blechdicke und Konstruktion, die die Abkuhlungs­ geschwindigkeit bestimmen.

Sind bei einer gegebenen Umwandlungstemperatur zwei Gefügeausbildungen möglich, so kann durch Veränderung des Keimzustandes des Austenits eine der beiden Anordnungen begünstigt werden, so daß die andere u. U. nicht in Er­ scheinung tritt. Für den WIDMANNsTÄTTEN-Ferrit konnte gezeigt werden, daß seine Bildung erst von einer bestimmten Unterkühlung unter A an möglich ist. Wird jedoch durch a eine geeignete Austenitisierung erreicht, daß die Keimbildungsgeschwindigkeit des körnigen Ferrits sehr groß ist, so entsteht kein WIDMANNSTÄTTEN-Ferrit, da die Ferritausscheidung bereits beendet ist, bevor die Bildung des WIDMANN­ STÄTTEN-Ferrits begonnen hat. Die Bildung der Ferritplatten erfolgt in gleicher Weise wie die Bildung des Zwischenstufenferrits, die über einen Umklapp­ mechanismus entstandenen Keime wachsen kohärent. Die Frage nach den mechanischen Eigenschaften von Gefügen mit WIDMANNSTÄTTEN-Ferrit konnte nur dahingehend beantwortet werden, daß derartige Gefüge auf eine Umwand­ lung nach großer Unterkühlung hinweisen und daher mit einer Verschlech­ terung der Zähigkeit gegenüber Gefügen des gleichen Stahles mit körnigem Ferrit zu rechnen ist.