6.1 Prüfung auf Heißrißanfälligkeit

Die Verarbeitung schweißbarer Werkstoffe und die Qualitätssicherung geschweißter Bauteile erfordert auch eine Bewertung der Heißrißanfälligkeit. Heißrißanfällig sind Le-gierungen und insbesondere vollausteniti-sche Stähle, Sonderedelstähle und Nickelba-sislegierungen, aber auch Baustähle mit ho-hem Schwefel- und Phosphorgehalt.

Die Temperaturbereiche, in denen die ver-schiedenen Arten von Rissen entstehen, sind in DIN EN ISO 6520 (DIN 8524-3) unter Be-zug auf einen an der Fusionslinie beim Schwei-ßen auftretenden Temperaturverlauf gekenn-zeichnet, Bild 3-38.

Die Entstehung von Heißrissen (der Er-star rungs- und Wiederauf schmelz ris sen) erfolgt bei Temperaturen von 1550 ∞C bis 1100 ∞C und basiert hauptsächlich auf metall-urgischen Prozessen, Bild 3-38 und z. B. Bild 4-3. Für die Beurteilung der Heißrißanfällig-keit von Schweißverbindungen und Schweiß-gütern sind mehrere Prüfverfahren ent wik-kelt worden, mit deren Hilfe Kenngrößen und Versagensbedingungen erhalten wer-den, die den Einfluß von

– werkstoffbezogenen Faktoren, z. B. chemische Zusammensetzung von

Grund- und Zusatzwerkstoff, Konzentra-tions unterschied (Seigerungen) im Schweiß-gut, Grundwerkstoff, und von

– verfahrensbezogenen Faktoren, z. B. Schweißverfahren, Schweißparame-

ter (Schweißbedingungen) mit großer Emp-findlichkeit und Reproduzierbarkeit,

quantitativ erfassen sollen.

Je nach der Art der Beanspruchung (selbst-beanspruchte bzw. fremdbeanspruchte Pro-be) während der Prüfung wird unterschieden zwischen Prüfungsverfahren mit:– Selbstbeanspruchung Rißentstehung in der Probe erfolgt wäh-

rend des Schweißens bei der Abkühlung in folge behinderter Schrumpfung,

– Fremdbeanspruchung Rißentstehung in der Probe wird durch

äußere Belastung erzwungen.

Die Heißrißprüfverfahren sind im DVS- Merk-blatt 1004 Teil 1-4 beschrieben. Im folgen-den wird ein Prüfverfahren aus der Gruppe der Verfahren mit Selbstbeanspruchung be-schrieben, die übrigen werden nur na ment-lich erwähnt.

Anhang6

90

25 25

9080

120

8012

12

a) b) c) d)

Bild 6-1Proben für Heißrißprüfung mit Selbst bean spruchung.a) Zylinderprobe, nach DIN 50129, b) Doppelkehlnahtprobe, nach DIN 50129, c) Ringnut-Probe, nach VdTÜV-Merkblatt 1153, d) Ring-Segment-Probe, nach VdTÜV-Merkblatt 1153.

568 Kapitel 6: Anhang

6.1.1 Verfahren mit Selbst-beanspruchung der Probe

Die Proben erhalten ihre Beanspruchung durch die Wärmedehnung und -schrump-fung infolge des Schweißens. Sie eignen sich nur zur Prüfung der Erstarrungsrißanfällig-keit des Schweißgutes von Lichtbogenhand-schweißungen. In Bild 6-1 sind verschie dene Proben der Vertreter der selbstbeanspruch-ten Prüfverfahren dargestellt.

Die Hakenrißzugprobe und die Längsbiege-probe, Bild 6-2, gehören ebenfalls zu den Pro-ben mit Selbstbeanspru chung. Die Proben-nahme erfolgt aus für Verfahrens- und Ar-beitsprüfungen hergestellten Schweißnäh-ten aus dem Schweißgut in Längsnahtrich-tung. Die Zug- oder Biegebelastung der Probe dient nur zur vi suellen Erkennung der durch das Schweißen ent standenen Schädigungen (Risse). Die Heißrisse haben meist die Form eines großen L, daher auch der Na me „Ha-kenriß“ bzw. Hakenrißprobe. Die Be wertung der Heiß rißan fäl ligkeit des Schweißgutes er-folgt anhand der Anzahl der ermittelten Wie-der auf schmelz risse. Maßzahl der Bewertung der Heißriß neigung ist die Anzahl der Risse bezogen auf die Brucheinschnü rung. Die Prü-fung be steht aus einem ohne hin im Rahmen der Qualitätsüberwachung durchgeführten Zug- oder Biegeversuch und dem anschlie-ßenden Aus zählen der Risse.

Die Ergebnisse eignen sich nicht für eine quan-titative Erfassung der Wiederaufschmelzris-sigkeit von Schweißgütern, weil die Einfluß- größen nicht eindeutig definiert sind.

6.1.2 Verfahren mit Fremd- beanspruchung der Probe

Im folgenden werden einige Prüfverfahren nur aufge zählt:– HZ-Versuch (Heißzugversuch = Gleeble-

ver such), nach Dahl. Ermittlung: Rißfaktor zur Beurteilung

der Wiederaufschmelzrißneigung; kriti-sche Zugfestigkeit und kritische Bruchein-schnürung bei charakteristischen Tem-pe raturen beim Erwärmen und Abküh-len.

– HDR-Versuch (Hot-Deformations Rate), nach Schmidtmann.

Ermittlung: kritische Verformungsge-schwindigkeit bzw. Zug-Biege-Verformung bei Entstehung der Erstarrungs ris se im Schweißgut.

– PVR-Versuch (Programmierter Verfor-mungs-Riß-Test), nach Folkhard.

Ermittlung der Heißrißanfälligkeit von Schweißgut, Anzahl der Risse auf 10 mm Länge, Schweißgut in Abhängigkeit von der örtlichen Dehngeschwindigkeit.

Als vielseitiges und modernes Prüfverfahren mit Fremdbeanspruchung hat sich der MVT-Test (Modifizierte Varestraint-Transvare-straint-Test) von Wilken durchgesetzt.Der MVT-Test hat zwei Varianten:– den Varestraint-Test, Bild 6-3a, bei dem

die Beanspruchung in Längsrichtung der Schweißnaht erfolgt, und den

– Transvarestraint-Test, bei dem die Bean-spruchung quer zur Schweißnaht erfolgt, Bild 6-3b.

Der Anwendungsbereich der MVT-Tests ist aus Tabelle 6-1 zu ersehen. Zu unterscheiden ist die Prüfung auf Erstarrungsrißanfällig-keit und Wiederaufschmelz-Rißanfälligkeit von heißrißgefährdeten Werkstoffen. Wie-deraufschmelzrisse können sowohl in der WEZ des Grundwerkstoffs als auch in den wärmebeeinflußten Schweißgutbereichen beim Mehrlagenschweißen auftreten. Erstar-rungsrisse entste hen im Schweißgut ober-halb oder unterhalb der Solidustemperatur TSo des Schweißgutes.

Bei Standardversuchen wird auf der Pro -

Bild 6-2Probennahme für Verfahrensprüfung und zum Nach-weis von Wiederaufschmelzrissen von Schweißgü-tern.

Abschn. 6.1: Prüfung auf Heißrißanfälligkeit 569

benoberseite in Probenmitte mit einem WIG-Brenner maschinell eine Anschmelzraupe gelegt. Beim Passieren des Lichtbogens der Probenmitte wird die Probe mittels Druck-stempel auf eine massive Matrize herunter-gedrückt. Die gewählte Werkzeugkombina-tion, Druckstempel/Matrize, bestimmt die Biegedehnung auf der Probenoberseite. Durch die Biegung werden in dem für die Heißriß-bildung kritischen werkstoffspezifischen Temperaturbereich Heißrisse erzeugt. Je nach Größe der Biegedehnung, von 0,25 % bis 5 %

in 10 Stufen einstellbar, entstehen mehr oder weniger Heißrisse. Die Biegege schwindig-keit, mit der die Probe auf die Matrize her-untergebogen wird, ist bei Standard-Versuchs-bedingungen hoch und konstant, sie beträgt 2 mm/s.

Sie ist in weiten Grenzen stufenlos von 0,05 bis 4 mm/s einstellbar, ebenso die Schweiß-geschwindigkeit und die übrigen Schweiß-parameter. Der Versuchsablauf ist vollauto-matisch. Versuchsdaten werden zeitsynchron registriert. Für eine Versuchsreihe wer den üblicherweise 5 Proben benötigt. Für einen Stichversuch kann jedoch auch eine einzige Probe ausreichend sein.

Die Probenform (Abmessungen) ist an den jeweiligen Anwendungsfall angepaßt, Bild 6-4. Als Standardproben haben sich die Proben mit der Abmessung 10 x 40 x 100 mm be-

Radius R

Probe

Dicke d

Ende der Schweißung

veränderlicheBiegegeschwindigkeit

Brennerstellung während der Biegung

Dicke d

a)

b)

Brennerstellungwährend der Biegung

Ende der Schweißung

veränderlicheBiegegeschwindigkeit Radius R

Bild 6-3Varianten des MVT-Tests.a) Varestraint-Test,b) Transvarestraint-Test.

Bild 6-4Abmessung der Standardproben zur Prüfung von a) Grundwerkstoff, b) Schweißgut und c) Zusatzwerk stoff.

10

4015

5

a) c)

10

10∞

b)

l 1

l n

0

0,5 1 2 3 4%

5

10

15

20

0

Ges

amtr

ißlä

nge

l ges

l 1

l ges = l 1 + l 2 ... + ln

Dehnung

l n

Bild 6-5Ergebnisse eines MVT-Tests, nach Wilken, BAM.

570 Kapitel 6: Anhang

währt, bei Bedarf kann die Probendicke bis auf 2,5 mm und die Probenlänge bis auf 80 mm verringert werden. Für Sonderfälle können auch andere Probenformen, z. B. mit Y-Naht-Vorbereitung, angewendet werden.

Versuchsauswertung, ErgebnisseZuerst werden in der Umgebung des Bie-gepunktes der Probe die an der Probenober-flä che entstandenen Heißrisse mit dem Ste- reo mikroskop bei 25facher Vergrößerung in ih rer Länge ausgemessen und addiert. Die so ermittelte Gesamtrißlänge, lges, wird zu der an der Probenoberfläche in Abhängigkeit vom Biegeradius aufgebrachten Biegedeh-nung in Beziehung gesetzt.

In Bild 6-5 sind die Ergebnisse, die Gesamt-rißlänge auf der Ordinate und die Dehnung auf der Abszisse, dargestellt.

Die Biegedehnung eB wird wie folgt berech-net:

eB = ◊◊

1002

dR

[%]

d = Probendicke (mm)R = Matrizenradius (mm).

Heißrisse in einer Probe aus einem vollau-stenitischem Schweißguts eines Varestraint-Tests an sehr heißrißanfälligem Material zeigt das Bild 6-6.

BeurteilungskriteriumAls Kriterium für die Heißrißneigung von Grund- und Zusatzwerkstoffen ist die auf die Probenbiegedehnung bezogene Gesamtriß-länge lges festgelegt worden. Miterfaßt sind da bei das Wärmeeinbringen Q, das Schweiß-verfahren (WIG, MAG usw.), die Biegege-schwindigkeit und vor allem die chemische Zusammensetzung von Grund- und Zusatz-werkstoff.

AnwendungsgrenzenDer MVT-Test erlaubt die schnelle und wirt-schaftliche Prüfung der ganzen Schweißver-bindung, die aus Schweißgut, WEZ und Grundwerkstoff besteht.

Sowohl Änderungen in der chemischen Zu-sammensetzung der Werkstoffe als auch die der Schweißpa rameter werden mit geringer Streuung und großer Empfindlichkeit erfaßt. Eine Übertragung der Ergebnisse auf das Bauteilverhalten beim Schweißen ist noch nicht zwei fels frei gesichert.

VarestraintVarestraint

TransvarestraintVarestraint

Varestraint TransvarestraintSchweißverbindung

VarestraintVarestraint

TransvarestraintVarestraint

Varestraint Transvarestraintreines Schweißgut

––VarestraintVarestraint

TransvarestraintGrundwerkstoff

WiederaufschmelzrisseErstarrungsrisseWiederaufschmelzrisseErstarrungsrisse

SonderuntersuchungenLichtbogenhand-, WIG-, MIG-, UP- Schweißverfahren

StandarduntersuchungenWIG-Anschmelztest ohne Zusatzwerkstoff

Ort der Untersuchung

Tabelle 6-1Anwendungsbereich der MVT-Tests.

Bild 6-6Heißrisse in austenitischem Schweißgut, V = 9:1, nach Wilken, BAM.

Abschn. 6.2: Prüfung auf Kaltrißanfälligkeit 571

6.2 Prüfung auf Kaltrißanfälligkeit

Als Ursache für das Entstehen von Kaltris-sen in Schweißverbindungen wird das Zu-sammenwirken von– Wasserstoff,– Härtungsgefüge und von– Spannungen angesehen.

Prüfverfahren zum Bewerten der vom Was-serstoffgehalt abhängigen Kaltrißneigung von Schweißverbindungen sollten deshalb folgende Anforderungen erfüllen:– reproduzierbare, feinstufige Einstellung

von Kräften bzw. Dehnungen, Wärme-men gen und Gasmengen auf die Probe,

– Lieferung reproduzierbarer Ergebnisse, wie Spannungen, Dehnungen, Wasser-stoffgehalte und Temperaturen,

– geringer Prüfaufwand.

Die Prüfergebnisse sollen auf Bauteile über-tragbar sein und anzuwendende Fertigungs-maßnahmen erkennbar machen. Des wei-teren soll auch die Kaltrißempfindlichkeit von Stählen quantifiziert werden können.

Die verwendeten Proben können selbsbean-spruchend oder fremdbeansprucht sein. Bei den selbsbeanspruchenden Proben wird die zur Erzeugung von Kaltrissen erforderliche kritische Zugspannung durch Eigenspan-nungen aufgebracht, die sich in der Probe bei behinderter Ausdehnung oder Schrump-

fung oder durch Gefügeumwandlung einstel-len. Bei fremdbeanspruchten Proben wird die Zugspannung mit einer Belastungsvor-richtung aufgebracht, wobei sich diese mit den Eigenspannungen der Probe überlagert (Superpositionsprinzip, weil elastische Span-nungen). Weitere Einflußgrößen sind die – Vorwärm- und Zwischenlagentemperatur,

die– Streckenenergie und die– Abkühlgeschwindigkeit beim Schweißen.

Als Maß für die Abkühlgeschwindigkeit ist die Abkühlzeit für die Abkühlung von 800 ∞C auf 500 ∞C, t8/5, festgelegt worden, die auch als Bezugsgröße für die Beurteilung des Um-wandlungsverhaltens der WEZ dient (Ab-schn. 3.3.1). Hierfür werden kontinuierliche ZTU-Schaubilder zu Hilfe genommen, die un-ter Schweißbedingungen aufgestellt wurden. Mit ihnen läßt sich u. a. die Art der Gefüge-bestandteile, insbesondere der die Kaltriß-neigung maßgebend beeinflußende Marten-sitgehalt in der WEZ, abschätzen.

6.2.1 Implant-Test

Beim Implantversuch wird die mechanische Beanspruchung der Probe durch eine dem Zeitstandversuch vergleichbare Belastungs-vorrichtung aufgebracht (Fremdbeanspru-chung). Die Prüfanordnung besteht aus drei Systemeinheiten:

Bild 6-7Der Implant-Test.a) Querschnitt durch die Implant-Probe und die Einschweißplatte nach dem Versuch,b) Querschliff einer nichtgebrochenen Implantprobe mit Wendelkerbe. Die Wendelkerbe an der Schmelzlinie

ist mit einem Pfeil gekennzeichnet, nach V. Neumann, BAM.

Schweißgut

Implantprobe ausdem Prüfwerkstoff

Blech ausunlegiertemStahl

WEZ

F

b)a)

572 Kapitel 6: Anhang

– dem Implantprüfstand, bestehend aus der Belastungsvorrichtung, dem Meßwertauf-nehmer und der Schweißvorrichtung,

– den Schweißzusatzwerkstoffen und Hilfs- stoffen, einschließlich ihrer Vorbehand-lung, der Methode zum Bestimmen des Wasserstoffgehalts des Schweißguts, der Gehalte der Schweißgüter an diffusiblem Wasserstoff und

– den Proben einschließlich deren Herstel-lung und der Geometrie der Proben und der Einschweißplatten und der Beanspru-chung der Implantproben.

Das Prinzip des Implantversuchs zeigt Bild 6-7. Die Rundprobe mit umlaufendem V-Kerb (Durchmesser 8 mm, Kerböffnungswinkel 40∞, Kerbgrundradius 0,5 mm) wird in die Bohrung bündig zur Oberfläche der Ein-schweißplatte gesteckt und mit einer Auftrag-raupe überschweißt. Nach dem Schweißen wird die Probe mit einer konstanten Zug-kraft belastet, Bild 6-8. Festgestellt wird der Brucheintritt oder eine Anrißbildung.

Während des Versuchs werden die Schweiß-parameter (U, I, v ), der zeitliche Verlauf der Temperatur im Schweißgut, in der WEZ und der Belastung der Probe registriert, Bild 6-8. Wird als Beurteilungskriterium der erste An-riß in der Implantprobe angesehen, so kann dieser an einem metallografischen Schliff durch die Längsachse der Probe nach dem Versuch, Bild 6-7, mit einem empfindlichem Dehnungsmesser oder mit Hilfe der Schall-emissionsanalyseverfahren während des Ver-suchs nachgewiesen werden.

Bricht die Probe nicht während der Bela-stungszeit, kann die Probe auch auf Unter-nahtrisse (wasserstoffinduzierte Kaltrisse) geprüft werden. Dazu wird die Probe zum Sichtbarmachen der Risse bei Temperaturen zwischen 250 ∞C und 300 ∞C in oxidierender Atmosphäre geglüht und anschließend me-tallografisch untersucht.

Bei der Prüfung der Implantprobe erfolgt die Ermittlung des Kaltrißverhaltens im Zu-sammenwirken der thermischen (durch das Schweißen), der chemischen (Einbringen des Wasserstoffs) und der mechanischen (durch die konstante Zugkraft) Beanspruchung.

Die mechanische Beanspruchung der Im-plantproben wird als Nettonennspannung angegeben. Ihre Größe ist durch die Größe der Prüflast und durch den Kerbquerschnitt gegeben. Berücksichtigt ist dabei die Aus-wirkung des kerbbedingten Mehrachsigkeits-grades des Spannungszustandes, der stark vom Kerbgrundradius der Wendelkerbe oder Ringnutkerbe abhängt. Nach Neumann lie-gen in der Implantprobe drei verschiedene Kerbfälle vor, und zwar:– am Übergang von der Probe in die Ein-

schweißplatte an der Schmelzlinie, Bild 6-7b,

– an der Ring- oder Wendelkerbe und – am Übergang zur Schmelzlinie durch das

Zusammenwirken von Ring- oder Wen-delkerbe. Dieser Bereich stellt eine extre-me metallurgische und mechanische Ker-be dar.

Als Maßstab zur Kennzeichnung eines kerb-bedingten Mehrachsigkeitsgrades des Span-nungszustandes vor Kerben dienen der Kerb-faktor ak nach Neuber oder der plastische Spannungskonzentrationsfaktor Ksp, der im Gegensatz zu ak für plastisches Werkstoff-verhalten definiert ist.

Eine Möglichkeit der Charakterisierung der Kaltrißanfälligkeit von Schweißverbindun-gen ist die Ermittlung einer kritischen Span- nung, unterhalb der die Probe nicht mehr bricht. Diese wird auch als statische Ermü-dungsgrenze “ bezeichnet. Hierbei sind die Vorwärmtemperatur, die Streckenenergie

Tem

per

atur

Last

100150

500

800

Tmax

Zeit in s

Bruchzeitt8/5

∞C

N

Bild 6-8 Implant-Test, zeitlicher Versuchsablauf, Schweißen - Lastaufbringung - Versuchszeit, nach Düren.

Abschn. 6.2: Prüfung auf Kaltrißanfälligkeit 573

und der Wasserstoffgehalt des Schweißguts konstante Größen. Aber auch die Ermittlung von Vorwärmtemperatur und Streckenener-gie bei konstanter Belastung und konstan-tem Wasserstoffgehalt im Schweißgut ist möglich, wenn der Bruch als Bewertungskri-terium gewählt wird. Die Variation der Ein-flußgrößen richtet sich nach der Zielsetzung des Implantversuchs, wobei aber auch reines Schweißgut geprüft werden kann. Je nach Versuchsdurchführung wird der Rißwider-stand des Schweißguts oder der WEZ bei lo-kaler mehrachsiger mechanischer, thermi-scher und chemischer Beanspruchung ge-prüft. Die Kaltrißprüfung ist im DVS Merk-blatt 1001 ausführlich beschrieben.

Die Ergebnisse können entweder als– kritische Spannung über der Standzeit

(Bruchzeit), Bild 6-9, oder– Vorwärmtemperatur über der Strecken-

energie der gebrochenen und nicht gebro-chenen Proben, Bild 6-10, oder in Form

– diffusiblen Wasserstoffgehalt über der Streckenenergie der gebrochenen und nicht gebrochenen Proben aufgetragen werden.

Die Mechanismen des Bruches sind aus dem Erscheinungsbild der Bruchflächen und aus dem Verlauf der Kaltrisse in der Implantprobe zu erklären. Die Bruchoberflächen können – eine wabenartige Struktur (Verformungs-

bruch), Bild 6-11 – eine spaltflächige Struktur, Bild 6-12,

– oder einen Mischbruch aufweisen, bei dem der Bruchverlauf trans- oder interkristal-lin sein kann, Bild 6-13.

Zusammenfassung, Wertung Der Implantversuch eignet sich für die Lö-sung folgender Aufgaben:– Ermittlung der Kaltrißanfälligkeit von

Schweißverbindungen, die mit praxisna-hen Schweißparametern hergestellt wer-den. Die Kaltrißanfälligkeit nimmt mit dem Wasserstoffgehalt im Schweißgut zu.

– Die an Implantproben erhaltenen Ergeb-nisse erlauben zwar eine Beurteilung der Schweißeignung von Werkstoffen und des Schweißverhaltens von Zusatzwerkstoffen, aber nicht die Übertragung auf das Verhal-

Bild 6-11Wabenbruch in einem Einsatzstahl 16MnCr5 bei Raumtemperatur, BAM.

Bild 6-9Einfluß der Beanspruchung auf die Bruchzeit von Implant-Proben aus einem Feinkornbaustahl StE 460 für un terschiedliche Wasserstoffgehalte im Schweiß-gut, nach V. Neumann, BAM.

10 50100 500 1000 5000min

Zeit t

5,3 ml H2/ 100 g

6,9 ml H2/ 100 g

980

900

820

740

660

1060

Sp

annu

ngs

mm2

gebrochene Probe

N

Bild 6-10Einfluß der Streckgrenze und der Vorwärm tempera-tur auf das Kaltrißverhalten verschiedener Fein korn-baustähle bei unterschiedlichem Wasser stoff ge halt im Schweißgut, nach V. Neumann, BAM.

200

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0

0 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38

Wärmeeinbringen Q kJ/cm

Vor

wär

mte

mp

erat

ur

∞ C

1

2

3

4

3,25 ml H2/ 100 g1

2

3

4

StE 460

6,68 ml H2/ 100 gStE 460 V

2,5 ml H2/ 100 gStE 460 V

St 52-36 ml H2/ 100 g

574 Kapitel 6: Anhang

Bild 6-12Schädigung durch Wasserstoff.Kaltriß im Stahl 41Cr4 nach Wasserstoffbela dung,

Bild 6-13Quasispaltbruch, der bei einer Prüftemperatur von 80 K in einem vergüteten Stahl erzeugt wurde, BAM.

ten geschweißter Bauteile, weil der Grö-ßeneinfluß nicht erfaßbar ist. Hierfür sind Bauteilversuche an Großproben besser geeignet.

– Die Einstellung des Gefüges der WEZ ergibt sich aus der Streckenenergie und den Bedingungen der Abkühlung, die mit dem Kennwert t8/5 beschrieben wird. Die Menge des kaltrißbegünstigenden Mar-tensits läßt sich unter Berücksichtigung von t8/5 und der chemischen Zusammen-setzung des Werkstoffs aus seinem konti-nuierlichen ZTU-Schaubild (Abschn. 2.5.3) abschätzen. Die Eigenspannungen sind bisher nicht berücksichtigt worden, sie werden von der angelegten Zugspannung überlagert.

Bei den eigenbeanspruchenden Kaltriß-tests gibt es strenggenommen nur Riß oder Nichtriß in der Naht als Beurtei-lungskriterium und keine Aussage über den Einfluß der Beanspruchungsgrößen. Auf diese weniger aussagefähigen selbst-beanspruchenden Verfahren wird deshalb nicht näher eingegangen.

6.2.2 Der Pellini-Versuch

Der Fallgewichtsversuch nach Pellini ( Drop-Weight-Test) eignet sich zum Zähig-keitsnachweis dynamisch beanspruchter Kon-struktionen und von Stumpfnahtschweißver-bindungen mit Blechdicken über 13 mm. Mit dieser Prüfung wird eine Grenztempera-

tur, NDT-Temperatur (Nil Ductility Transi-tion), ermittelt, die als Werkstoffkenngröße eines Grenztemperatur-Versagenskonzeptes für Sicherheit gegen Rißauffangen (Rißauf-fangkonzept) dient.

Das Rißauffangkonzept begründet sich in der Vorstellung, daß die Werkstoffzähigkeit oder die der Schweißverbindung entspre-chend groß sein muß, um einen instabil fort-schreitenden Riß auffangen zu können. Das Rißauffangvermögen eines Werkstoffs ist besonders bedeutungsvoll für druckführende Umschließungen, z. B. Rohre und Behälter mit Gas oder Flüssigkeit unter hohem Druck, weil dadurch eine zusätzliche Betriebssicher-heit für den Fall eines sich ausbreitenden Risses durch Rißauffangen (Rißstopp) gege-ben ist.

Die Prüfung erfolgt an Flachproben (130 x 50 x 13 ... 25 mm) mit einseitig aufgebrachter Auftragschweißraupe, die quer zur Schweiß-richtung mit einem Sägeschnitt gekerbt ist, Bild 6-14.

Der Sägeschnitt dient als „Rißstarter“ vom spröden Schweißgut aus. Die Prüfeinrichtung besteht aus einem 3-Punkt-Biegetisch mit einem die Durchbiegung begrenzenden ein-gebauten Gegenlager, das eine definierte Durchbiegung der Probe zuläßt, die so groß ist, daß an der Randfaser des Flachstückes die Streckgrenze gerade überschritten wird. Die Energie wird mit einem Fallhammer zu-geführt. Ihre Größe ist aus der Masse des

Abschn. 6.3: Der Kerbschlagbiegeversuch (DIN EN 10045) 575

Fallgewichts (25 bis 50 kg) und der Fallhöhe mit Hilfe des Fallgesetzes zu berechnen und an die Streckgrenze (Re, Rp) des zu prüfenden Werkstoffs anzupassen. Durch Prüfung bei verschiedenen Temperaturen wird die NDT-Temperatur erhalten, das ist die Tempera-tur, bei der der von der gekerbten Schweiß-raupe ausgehende Riß vom Werkstoff nicht mehr aufgefangen wird und die Probe noch bricht.

Kriterium für ihre Festlegung ist, daß zwei weitere Proben des gleichen Werkstoffs bei einer um 5 K höheren Prüftemperatur nicht brechen.

Im Rißauffang-Versagenskonzept kennzeich-net die NDT-Temperatur eine Grenztempe-ratur, also einen Grenzzustand, bei dem klei-ne Risse bei einer Beanspruchung von sN i Re und große Risse bei sN i 0,1 Re gerade noch aufgefangen werden, wie aus dem Bruchana-lysediagramm (FAD) nach Pellini hervor-geht. Zu beachten ist dabei, daß die Rißauf-fangtemperatur nicht nur von der Höhe der Nennspannung, sondern auch von der ela-stischen Energie des Bauteils, gegebenen-falls auch vom Druckmedium abhängt.

Das Verfahren ist in den Regelwerken– ASTM E 208a,– SEP 1325 und– VdTÜV-Merkblatt Werkstoffe 1256-

07.80genannt.

Die Anwendung des Verfahrens dient zur:– Qualitätssicherung und zum Zähigkeits-

nachweis von schweißgeeigneten Bau-stählen mit Hilfe der NDT-Temperatur, die bis auf 3 K ermittelbar ist,

– Entwicklung und zur Erforschung des Rißauffangvermögens von ferritischen Stählen.

Abschließend ist festzuhalten, daß das Pel-lini-Prüfverfahren sehr wirtschaftlich ist, das Ergebnis aber nur eine Ja-Nein-Ent-scheidung zuläßt.

6.3 Der Kerbschlagbiegeversuch (DIN EN 10045)

Die Prüfung erfolgt an gekerbten Biegepro-ben, vorwiegend aus Baustahl, mit schlag- artiger Beanspruchung, die mit Hilfe eines genormten Pendelschlagwerkes aufgebracht wird. Dabei wird die zur Erzeugung des Bru-ches der Kerbschlagbiegeprobe verbrauchte gesamte Arbeit (Kerbschlagarbeit AS) meist in Abhängigkeit von der Temperatur gemes-sen.

Die Ergebnisse sollen Aufschluß über das Verhalten eines Werkstoffes oder eines Bau-teils– bei behinderter Verformung infolge des

kerbbedingten dreiachsigen Spannungs-zustandes im Restquerschnitt vor der Kerbe und

– bei verschiedenen tiefen Temperaturen geben.

Daraus lassen sich dann Rückschlüsse– auf das Verformungs- und Bruchverhal-

ten und insbesondere– auf den Übergang vom duktilen Verfor-

mungsbruch zum spröden Spaltbruch, der durch die Übergangstemperatur ge- kennzeichnet ist, ziehen.

Bild 6-14Zum Pellini-Versuch.a) Pellini-Probe mit Sägeschnitt, b) Versuchs an ord nung, c) Probe gebrochen, d) Probe nicht gebrochen, nach Blumenauer.

Schweißraupe Sägeschnitt

130 ± 10

Fallmasse

Probe

a

101,6

Auflage

50± 1

19±

0,2

a Abstand zwischenBlech und Amboß

b) d)

c)a)

576 Kapitel 6: Anhang

Die Ergebnisse dienen vor allem– zur Kontrolle der Güte und Gleichmäßig-

keit des Werkstoffes (Werkstoffzustand, Behandlungszustand),

– zur Einschätzung für die Neigung zum Sprödbruch,

– zur bequemen wirtschaftlichen Produk-tionsprüfung von Stahlprodukten und Schweißverbindungen.

Die Ergebnisse sind aber nicht geeignet, den Werkstoff bezüglich– seiner Eigenschaften über der Wanddicke

(wenn die Erzeugnisdicke wesentlich grö-ßer als die Probendicke ist),

– seiner durch Schweißen eingebrachten Eigenspannungen und Versprödung,

– seiner Belastbarkeit (Größe der Bela stung und Verformung),

– seines Rißwiderstandes (Einfluß von Riß-form und -länge)

zu beurteilen. Hierzu sind größere Proben in den Abmessungen der Erzeugnisdicke bes-ser geeignet.

Ferner liefert der Kerbschlagbiegeversuch nach DIN EN 10045 keinen Kennwert für die Festigkeitsberechnung, sondern Über-gangstemperaturen, die den duktil-spröden Bruchübergang erfassen.

Die Übergangstemperaturen eignen sich für die Bewertung des Sprödbruchverhaltens schweißgeeigneter Baustähle, z. B. mit dem

Übergangstemperaturkonzept. Zu beachten ist dabei, daß jede Kerbform, Charpy-V- oder DVM-Probe, eine „eigene“ Übergangstempe-ratur liefert. Deshalb ist es unabdingbar, daß zur Angabe der Übergangstemperatur Tü auch– die Kerbform, Probenform, Probengröße

und – die Art ihrer Festlegung mit angegeben

wird.

Die Standardabmessung der Kerbschlagbie-geprobe beträgt 55 x 10 x 10 mm, ihre Be-zeichnung bezieht sich auf die Kerbform und auf das Regelwerk. Bei den Standardproben hat sich die Probe mit V-Kerbe (Charpy-V) (DIN EN 10045) durchgesetzt, Bild 6-15.

Die Kerbformen unterscheiden sich in der Tiefe, im Kerbradius und im Kerböffnungs-winkel, die Probengrößen nach ihrer Breite und Höhe. Außer der Charpy-V-Probe werden z. B. die „Kleine Probe“ des Deutschen Ver-bandes für Materialprüfung (DVMK) und die „Kleinstprobe“ (KLST) verwendet.

Als Belastungseinrichtung dient ein Pendel-schlagwerk, das nach seinem Arbeitsver-mögen, 300 oder 50 J, bezeichnet wird.

Die Auftreffgeschwindigkeit der Hammer-scheibe wird errechnet aus:

v gh gL= = ◊ -2 2 1( cos )a

das potentielle Arbeitsvermögen aus Ap = F ◊h = F ◊L ◊ (1- cos a ), und die verbrauchte Schlagarbeit beträgt K = Ap - Aü, wobei Aü die überschüssige Arbeit

Aü = F ◊h1 = F ◊L ◊ (1 - cos b ) bezeichnet.

Die verbrauchte Arbeit K kann auf der An-zeigeeinrichtung des Pendelschlagwerkes (Schleppzeiger) direkt abgelesen werden.

Zur Ermittlung der Kerbschlagarbeit K wird die Probe im Pendelschlagwerk dynamisch (schlagartig) belastet, und nach dem Bruch wird die durch den Schleppzeiger auf einer Skale angezeigte Kerbschlagarbeit K in J abgelesen.

Bild 6-15Abmessungen der Kerbschlagbiegeprobe (V-Form und U-Form).

D

Höh

e

Ker

btie

feN

W

Breite

Z

X

YZ

X

45°

55

10

2R0,25

Probe mit U-Kerbe

Probe mit V-Form

10

55

10

R1

10

5

Abschn. 6.3: Der Kerbschlagbiegeversuch (DIN EN 10045) 577

Im Normalfall wird K bei Raumtemperatur und zur Ermittlung des Einflusses der Tem-peratur auf das Werkstoffverhalten bei schlag- artiger Beanspruchung bei verschiedenen Prüftemperaturen ermittelt. Dabei sollten bei einer Temperatur mindestens drei Pro-ben geprüft werden.

Aus der Auftragung der K-Werte in Abhän-gigkeit von der Temperatur wird die K-T-Kurve erhalten, die für krz Baustähle eine S-Form aufweist, Bild 6-16. Wird der K-Wert auf den Prüfquerschnitt bezogen, erhält man die Kerbschlagzähigkeit ak,

aKSk 2

Jcm

= ÈÎÍ

˘˚̇,

die bei Abweichung von der Standardprobe zweckmäßiger sein kann als der K-Wert. Dennoch ist der ak-Wert keine einwandfrei definierte Kenngröße, weil der Energieum-satz auf eine Fläche und nicht auf das da-für zur Verfügung stehende Volumen bezo-gen wird.

Die Übergangstemperatur kennzeichnet die Lage des Steilabfalls der K-T- bzw. ak-T-Kur-ve. Folgende Festlegungen der Übergangs-temperatur Tü sind üblich:– Tü = 50 % der Hochlage,– Tü = 27, 41 und 68 J Mindestwerte von K,– Tü = 50 % kristalliner Bruchanteil kf,– Tü = 0,4 mm und 0,9 mm laterale Breitung

(LB).

Die „laterale Breitung“ (LB) ist die Breite der Kerbschlagbiegeprobe nach dem Bruch infolge der dabei auftretenden plastischen Verformung, Bild 6-16.

Weitere Festlegungen ergeben sich noch aus dem instrumentierten Kerbschlagbiegever-such (Abschn. 6.3.1).

Die Lage der Übergangstemperatur Tü wird von folgenden Einflußgrößen bestimmt:– Kerbform Mit zunehmender Kerbschärfe (abneh-

mendem Kerbradius und Kerböffnungs-winkel) wird die AS-T-Kurve nach rechts verschoben und die Streuung im Steilab-fall geringer.

– Probendicke Mit zunehmender Probendicke wächst

die Formänderungsbehinderung in Dik-kenrichtung der Probe, bis die Dehnung in Dickenrichtung (z-Richtung) Null wird (ezz = 0). Dieser Zustand wird „Ebener Verzerrungszustand“, EVZ, genannt, der sich in Probenmitte (W/2) vor dem Kerb-grund im Restquerschnitt einstellt. Bei dünneren Proben baut sich deshalb ein geringerer Spannungszustand vor dem Kerbgrund auf, was sich auf den Werk-stoffwiderstand auswirkt. Die AS- T-Kurve wird nach links zu tieferen Tü-Werten bis zu einer Grenzdicke verschoben, bei der sich ein ebener Spannungszustand ein-stellen kann (szz = 0).

– Größeneinfluß Bei Untersuchungen von Schadensfällen

oder von Halbzeugen, deren Erzeugnis-dicke unterhalb der Dicke der Kerbschlag-biegeprobe liegt, muß von der Standard-abmessung abgewichen werden.

Ein Vergleich dieser Ergebnisse mit denen der gleichen Probenform (Standard-Norm-

Bild 6-16K-T-Kurve eines ferritischen Baustahls, schematisch, mit Kennzeichnung der drei charakteristischen T- Be rei che zusammen mit Brucherschei nun gen und den Übergangstemperaturen Tü,27, Tü,50%.

Tieflage

Steilabfall

HochlageÜbergang

Temperatur T

J

K

Spaltbruch

Tü50%Tü27

27

Ker

bsc

hlag

arb

eit

K

LB

Wabenbruch,ScherlippenVerformungs-bereich

Mischbruch,Waben und Spalt-bruch, kristallinerFleck; kf (Spalt-bruchanteil)

578 Kapitel 6: Anhang

probe) im AS-T-Diagramm ist unzweck-mäßig, weil die Arbeitsbeträge zu unter-schiedlich sind. Bei der Auftragung als ak-T-Diagramm wird der Größeneinfluß z. T. unterdrückt, die Übergangstempe-raturen sind jedoch unterschiedlich. Des-halb ist eine Übertragung von an Proben gemessenen Übergangstemperaturen auf Bauteile zur Festlegung einer niedrigsten Betriebstemperatur nicht möglich.

– Prüfverfahren (DIN, ASTM und ISO) Der Einfluß des Prüfverfahrens beruht

auf der unterschiedlichen Ausbildung der Hammerschneide, der Hammerscheibe und auf der unterschiedlichen Auftreffge-schwindigkeit der Hammerscheibe, die 5,5 m/s (DIN) und 5,1 m/s (ASTM) beträgt. Die Folge ist, daß im Vergleich zu ISO-Ver-fahren beim ASTM-Verfahren oberhalb von 60 J höhere AS-Werte gemessen werden.

Prüfung von Proben mit SchweißnahtDie Ergebnisse des Kerbschlagbiegeversuchs eignen sich vor allem für die Überwachung der Herstellung von Schweißverbindungen sowie für die Beurteilung von abnahmepflich-tigen geschweißten Bauteilen für druckfüh-rende Umschließungen. Dazu ist die Proben-nahme aus dem Schweißgut, WEZ und Grund-werkstoff erforderlich, die in DIN EN 875 festgelegt ist, Bild 6-17.

Zur Qualitätssicherung von Mehrlagenschwei-ßungen ist die Probennahme mit Kerb in der S-Lage zu bevorzugen. Bei Einlagenschwei-ßungen (z. B. UP- oder Elektroschlackeschwei-ßungen) ist das Ergebnis von der Lage des Kerbes (Nahtmitte, Nahtrand) abhängig. Bei der häufig verwendeten Anordnung des Kerb-grundes in der WEZ ist das Gefüge der WEZ und damit auch die Kerb schlagarbeit an je-

Bild 6-17Probennahme, Probenlage und Probenbezeichnung, aus schmelzgeschweißter Stumpfnaht nach DIN EN 875.

a

a

Schweißnahtmitte Schweißnahtübergangsbereich

P

Pa/b

PÜ

PÜa/b

a

b b

a

Schweißnahtmitte

Schweißnahtübergangsbereich

Schweißnahtübergangsbereich

SSÜ SSÜa

S

Sa/b

SÜ

SÜa/b

SÜa/b

SÜa/b

a

b

a

b

a

bb

a

SPÜ SPÜa

Schrägelage, Kerb senkrecht (SS - Lage)a = festzulegender Abstand des Kerbgrundes von der Schmelzlinie

Schrägelage, Kerb parallel (SP-Lage)a � festzulegender Abstand des Kerbgrundes von der Schmelzlinie

Schweißnahtübergangsbereich

Parallele Oberflächenlage des Kerbes (P - Lage)a � festzulegender Abstand des Kerbgrundes von der Schmelzlinie bei

PÜ-Lage oder von Schweißgutmitte bei P-Lageb � festzulegender Abstand der Probenoberfläche von der Werkstückoberfläche

Senkrechte Lage des Kerbes (S - Lage)

Abschn. 6.4: Der instrumentierte Kerbschlagbiegeversuch 579

der Stelle verschieden. Bei Mehrlagenschwei-ßungen gibt es Bereiche, die mehrmals um-gekörnt worden sind, aber auch solche, wo nur Grobkorn (Grobkornzwickel) vorliegt, Bild 6-17. Problematisch wird die Proben-nahme aus Stumpfnähten unter 30 mm Dik-ke, weil meist nur eine Probe in P-Lage her-ausgearbeitet werden kann. Bei Stumpf-nähten unter 12 mm Dicke mit einer U-, V- oder X-Nahtvorbereitung ist dies nicht mehr möglich. Die alternative Möglichkeit, Proben aus der SÜ-Lage zu entnehmen, liefert nur eine bedingt brauchbare Kerb schlagzähigkeit der WEZ.

Mehr Informationen über das lokale Werk-stoffwiderstandsverhalten der WEZ wird durch eine metallographische Gefügeunter-suchung am Bruchausgang erhalten, was aber meistens nur zu Forschungszwecken üblich ist.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß mit Hilfe des Kerbschlagbiegeversuches die Zä-higkeit der WEZ ermittelt werden kann. Die Ergebnisse beschreiben aber nicht global das WEZ-Verhalten, sondern sind abhängig von: – der Lage des Kerbgrundes in der WEZ,

längs oder quer zur Schweißnaht (S-P-Lage),

– der Lage des Kerbgrundes in der WEZ, ob in einem Grobkornzonen- oder Feinkorn-

zonenbereich (Abstand von der Schmelzli-nie),

– der Breite der WEZ, wenn von den schweiß-technischen Einflüssen (Schweißverfah-ren, Lagenaufbau, Einstellwerte) abgese-hen wird.

6.4 Der instrumentierte Kerbschlagbiegeversuch

Zum Beurteilen des Verformungs- und Bruch-verhaltens, besonders bei teilplastischer Ver-formung, aber auch bei plastischer Verfor-mung im Temperaturbereich des Steilab-falls, ist es von Interesse, den Arbeitsanteil bei der Rißeinleitung und Rißausbreitung getrennt zu erfassen. Das ist mit dem instru-mentierten Kerbschlagbiegeversuch mög-lich.

Die Prüfung unterscheidet sich von dem Kerbschlagbiegeversuch nach DIN EN 10045 nur dadurch, daß mit einer Instrumentie-rung der Prüfeinrichtung während des Ver-suchs die Kraft-Zeit oder Kraft-Durchbie-gung (Weg) von Kerbschlagbiegeproben re-gistriert werden können, Bild 6-18.

Die Instrumentierung der Versuchseinrich-tung als Blockschaltbild ist in Bild 6-19 dar-

Kra

ft

0

0

4

8

12

16

20

4 8

Fm

Weg

kN

mm

Fu

Fgy

Fa

Bild 6-18Ermittlung der kennzeichnenden Werte der Kraft eines Kraft-Weg-Schriebes gemäß SEP 1315/Stahl-Eisen-Prüfblätter.

Bild 6-19Funktionsblöcke der Instrumentierung der Prüfein-rich tung zur Ermittlung der Kraft in Abhängigkeit von der Zeit.

KalibrierungReferenzsignal

Digital-Kraftanzeige

Monitor

VerstärkerDC - 1 MHz

Tiefpaß(wahlweise)

Plotter

Drucker

Rechner

PlattenspeicherAnwender-Software

Bildschirm- Terminal

Zähler mitMIN-MAX-Speicher

Digital-Ausgang

InkrementalerDrehgeber(Pendelachse)

DMS-Kraft-Aufnehmer(Finne)

Brückenspeise- spannung Trigger

Transient-Recorder10 MHzAD-Wandler

Weg

Fdyn

580 Kapitel 6: Anhang

gestellt. Während des Versuchs wird die Kraft in Abhängigkeit von der Zeit gemes-sen. Die Schlagkraftmessung erfolgt mit Dehnungsmeßstreifen (DMS) an der als Dy-namometer ausgebildeten Hammerschneide, die bis zu 40 kN kalibriert ist. Die Registrie-rung erlaubt die Erfassung der bis in den ms-Bereich reichenden dynamischen Vorgän-ge beim Bruch, wobei diese von denen der Prüfeinrichtung nur schwer zu unterschei-den sind.

Die Fläche unterhalb der Kraft-Weg-Kurve entspricht der gesamten von der Kerbschlag-biegeprobe während des Versuchs verbrauch-ten Kerbschlagarbeit in J.

Für die Auswertung der Kraft-Weg-Kurve ist das Auftreten ausgeprägter Kräfte Vor-aussetzung, Bild 6-18. Die Arten von Kraft-Weg-Kurven und ihre Zuordnung zu den vier Temperaturbereichen der AS-T-Kurve (I, II, III, IV) sind in Bild 6-19 dargestellt:

– Temperaturbereich I, T < Tgy, Tieflage der Kerbschlagarbeit, Kraft-Weg-Kurve ist durch linearen Anstieg gekennzeich-net, Teilschlagarbeit gering, Spaltbruch.

– Temperaturbereich II, T > Tgy, Übergang von Tieflage zum Steilabfall, Kraft-Weg-Kurve kennzeichnet die dynamische Fließkraft Fgy, Kraft bei Erreichen der Voll-plastifizierung des Restquerschnitts (Li-gament) und die Maximalkraft Fm = Fu, Bildung eines stabilen Anrisses vom Kerb-grund aus, Spaltbruch.

– Temperaturbereich III, T > Ti, Steil-abfall, Kraft-Weg-Kurve kennzeichnet Fgy, Fm, Fu und Fa, Bild 6-19,

Fu: Beginn der stabilen Rißausbreitung, Fa: Rißauffangkraft, Verformungsbruch

nach Auffangen des von Fu ausgegange-nen Spaltbruchs (Mischbruch), bei Nicht- auffangen ist Fa = 0.

F < Fm, Bereich der Rißeinleitung, F > Fm, Bereich des Rißfortschritts.

– Temperaturbereich IV, T > Td, Hoch-lage der Kerbschlagarbeit, Kraft-Weg-Kurve kennzeichnet Fgy und Fm, entspricht

verzögertem Lastabfall bis zum vollstän-digen Bruch,

Bruchart: Verformungsbruch, Waben-bruch.

Des weiteren sind in Bild 6-19 in Abhängig-keit von der Temperatur dargestellt:– der Abstand der Spaltbruchausgangsstelle

(Nukleus) vom Kerbgrund und die Länge des stabilen Anrisses vom Kerbgrund, die beide auch als Maß für die Tempera-turabhängigkeit der Zähigkeit eines Werk-stoffs anzusehen sind,

– die plastische (bleibende) Probendurch-biegung als Maß für das plastische Formän-derungsvermögen eines Werkstoffs unter schlagartiger Belastung,

– die Fließspannung sgy und die Bruch-spannung sf, die mit Hilfe des Ansatzes der elementaren Biegebalkentheorie für elastisches und plastisches Werkstoffver-halten berechnet wurden, gemäß:

σ f

f

s

ifür= ( ) ⋅⋅ − +( )[ ]

>F T S

B W a aT T2

für T < Ti ist as = 0 und

σgygy

gyfür=( ) ⋅

⋅ −( )>

F T S

B W aT T2

für vollplastischen Restquerschnitt.

Die charakteristischen Temperaturen kenn-zeichnen eindeutig physikalische Prozesse des Verformungs- und Bruchverhaltens von krz Stählen, sie stehen in keinem funktio-nalen Zusammenhang zu den Übergangs-temperaturen der K-T-Kurve.

Grundsätzlich kann über die Rolle des Kerb-schlagbiegeversuches mit Ermittlung von Kraft und Weg ausgesagt werden, daß er immer mehr an Bedeutung in der Werkstoff-prüfung gewinnt. Hervorzuheben ist dabei die Eignung zur Ermittlung der dynamischen Bruchzähigkeit an rißbehafteten (angeschwun-genen) Kerbschlagbiegeproben und zur Er-forschung von Bruchvorgängen. Das Verfah-ren ist noch nicht genormt, weshalb es für die Gütesicherung von Werkstoffen noch nicht allgemein zum Einsatz kommt. Die Pro-

Abschn. 6.4: Der instrumentierte Kerbschlagbiegeversuch 581

Bild 6-19Ergebnisse von Kerbschlagbiegeversuchen mit instrumentierter Prüfeinrichtung an Charpy-V-Proben aus ei nem C-Stahl in der Auftragung über der Temperatur. Kennzeichnung charakteristischer Temperaturberei-che I, II, III, IV, und Zuordnung von Brucherscheinungen zusammen mit den Kraft-Weg-Diagrammen, nach Helms, BAM.

bleme des Prüfungsverfahrens bestehen z. Z. bei der Meßwertaufnahme beim Bruch-vorgang, der in ms abläuft, und in der Zuord-nung der registrierten Signale zu Bruch-

und Verformungsvorgängen in der Probe, weil diese vom Zusammenwirken mit der Prüfeinrichtung herrühren und schwer zu trennen sind.

582 Kapitel 6: Anhang

Y

X

r

plastische Zone

�rpl

� eff = � + rpl

Rißufer

�

CO

D �

2 n

CT

OD

�d

gedachte Rißspitze

rpl

Bild 6-20Rißspitzenöffnungsverschiebung (CTOD).

6.5 Das COD-Konzept von Cottrell und Wells

Die Rißspitzenöffnungsverschiebung d als Bruchparameter dient hier zur Beurteilung des Sprödbruchversagens rißbehafteter Struk-turen, bei denen instabile Rißausbreitung erst nach makroskopisch meßbarer plasti-scher Verformung an der Rißspitze einsetzt. Das Konzept basiert auf dem Dugdale-Mo-dell.

Der Bruchparameter, die Rißöffnungsver-schiebung, engl. Crack Opening Displace-ment (COD), ist eine Länge (Verschiebung), eine Grundgröße im physikalischen Maßsy-stem.

Instabile Rißausbreitung setzt danach ein, wenn die plastische Verzerrung (Ver schie-bung) an der Rißspitze, das Maß dafür ist die Rißspitzenöffnungsverschiebung (CTOD = Crack Tip Opening Displacement), einen kri tischen Wert erreicht. Das Bruchkriteri-um lautet:

CTOD = CTODc oder d = dc

Die Größe des Bruchparameters CTOD ist vom Werkstoff, von der Art der Bean spru-chung (Krafteinwirkung, Umgebungsme-dium, Temperatur) und der Proben- oder Bauteilgeometrie abhängig. Das CTODc ist die dazugehörige Werkstoffwiderstandsgrö-ße (Bruchkennwert = Werkstoffkennwert der Zähigkeit).

Je nach Werkstoffverhalten bei mechanischer Belastung hat man als kritische Bruchkenn-werte das:– CTODc oder dc für instabilen Rißfortschritt

(c = critical),– CTODi oder di für den Beginn des stabilen

Rißfortschritts (i = initiation),– CTODR oder dR für stabilen Rißfortschritt

(R = Resistance).

Die Ermittlung der Zähigkeitskennwerte (Bruchkennwerte) erfolgt an Laborproben bei Einhaltung festgelegter Prüfbedingungen. Die Phasen des Bruchablaufes sind in Bild 6-20 dargestellt.

Als Basis des COD-Konzeptes für den An-wendungsbereich der linear-plastischen Bruchmechanik (LPBM) (s

y = sy) dient die in

Bild 6-20 dargestellte Rißspitzensituation. sy = Rp0,2 oder ReL.

Für eine Zugscheibe mit Innenriß ergibt sich für die Rißöffnungsverschiebung unter Be-rück sichtigung der plastischen Zonenkor-rektur nach Irwin:

CODEmax = = ⋅ ⋅∞2

4v

aσ

und für die Rißspitzenöffnungsverschie-bung

CTODE Epl

y

= = ⋅∞42

4 2σσ

ar Kπ .

Die Schwierigkeiten in der Anwendung des COD-Konzeptes bestehen sowohl in der – exakten Definition von d als auch in der – experimentellen Ermittlung kritischer

Werte von d.

Zusammenfassend ist festzuhalten, daß das COD-Konzept der EPBM vorwiegend ein empirisches Konzept ist. Der di-Wert ist nur unter den Bedin gungen des EVZ als Werk-stoffkennwert für den Beginn des Rißfort-schrittes anzusehen. Dadurch ist die Über-tragbarkeit der an Laborproben ermittelten Kenngrößen auf Bauteile zumindest proble-matisch. Die Rißspitzenkontur ist von der Art der Belastung abhängig. Für die Quali-

Abschn. 6.6: Schrifttum 583

6.6 Schrifttum

ASTM E 208a: Fallgewichtsprüfung zur Bestimmung der Nil-Ductility-Temperature (höchste Temperatur, bei der eine Probe von dem Fallgewicht noch gebrochen wird) für ferritische Stähle, 1995.

Blumenauer, W.: Werkstoffprüfung, 4. Auf-lage. VEB Deutscher Verlag für Grundstoff-industrie, Leipzig, 1987.

DIN EN 10045-1: Metallische Werkstoffe; Kerbschlagbiegeversuch nach Charpy; Teil 1: Prüfverfahren, 1991.

DIN EN 875: Zerstörende Prüfung von Schweißverbindungen an metallischen Werk-stoffen – Kerbschlagbiegeversuch – Pro ben-lage, Kerbrichtung und Beurteilung, 1995.

DVS-Berichte, Band 168: Sicherung der Güte von Schweißverbindungen im Europäischen Binnenmarkt, 1995.Teil 1: Grundlagen und Vorgehensweise, 1982. Teil 2: Praktische Anwendung, 1989.

Heuser, A. G.: Beurteilung des Versagensver-haltens von Schweißverbindungen hochfe-ster Baustähle mit Hilfe bruchmechanischer Methoden. Reihe 18: Mechanik/Bruch me-chanik, Nr. 48, VDI Verlag, Düsseldorf.

Schwalbe, K.-H.: Bruchmechanik metalli-scher Werkstoffe. Carl Hanser Verlag, Mün-chen, Wien, 1980.

Bild 6-21R-Kurve (Widerstandskurve) COD in Abhängigkeit des stabilen Rißfortschritts.

Beginn

stabiler Rißfortschritt � a

KerbflächeSchwingungsrißfläche

Restbruchfläche

��a

kein Versagen

Versagen

d i

Rißfläche des stabilen Rißfortschritts

CO

D,

d

tätssicherung im Bereich der Offshore-Tech-nik wurde di min ≥ 0,25 mm bei −10 °C zugrun-de gelegt.

Burdekin und Dawes leiteten aus dem COD-Konzept ein bruchmechanisches Sicherheits-konzept, den CTOD-Design-Curve-Approach, ab. Die für das rißbehaftete Bauteil berech-nete Beanspruchungsgröße d muß klei ner sein als der Rißinitiierungswert di (Beginn stabiler Rißverlängerung), der als Grenz-wert aus der Design-Kurve entnommen wird, ähnlich wie in Bild 6-21.

Hinweise zur Benutzung:

Die Seitenzahlen der Indexeinträge, die auf Tabellenauszüge aus Normen bzw. Regelwerken verweisen, sind halbfett und kursiv (z. B. 232), die Einträge, die sich auf die Beispiele im Text bzw auf die Aufgaben im Anhang der Hauptabschnitte beziehen, sind halbfett (z. B. 154) markiert.

7 Sachwortverzeichnis

Symbole

300 °C-Versprödung 145475 °C-Versprödung 48, 145, 202, 209, 220, 230 418

A

Abbrand, beim Schweißen 318Abkühlgeschwindigkeit 235, 242-, kritische 140-, obere kritische (vok) 34Abkühlzeit 2-, Kf 149-, Km (K30, K50) 148-, Kp 149-, t12/8 220-, t3/1 244, 435-, t8/5 244, 574Abschmelzleistung 346Abschreckalterung 240Affinität, chemische 4agglomeriertes Pulver (UP) 362Aktivierungsenergie 8, 23, 38Aktivierungspolarisation 77, 78Allotropie, s. PolymorphismusAlterung 2-, Abschreck- 240-, s. a. VerformungsalterungAltstahl 472Aluminium 520-, Aluminiumoxid 520-, ausscheidungshärtende Legierung 527-, Badschutz 539-, Bezeichnungsweise 523-, dispersionshärtende Legierung 534-, Druckgußlegierung 533-, elektrische Leitfähigkeit 522-, Erstarrungsriß 525-, Gußlegierung 527-, Heißriß 525-, Knetlegierung 526-, Korrosionsverhalten 118-, Korrosionsbeständigkeit 520

-, Lieferformen 522-, Lithiumlegierung 533-, Nahtformen 537-, naturharte Legierung 522-, Oberflächenverunreinigung 535-, Poren 526-, Schweißnahtformen 536-, Schweißverfahren 538Schweißeignung 529-, Schweißpraxis 535-, Spannungsriß 526-, Wärmeausdehnungskoeffizient 522-, Wärmeleitfähigkeit 522-, Wasserstofflöslichkeit 522-, Wiederaufschmelzriß 526Aluminium-Gußlegierung 527Aluminium-Knetlegierung 526Aluminiumbronze 508Ampholyt 337Analyse-, thermische 50Anfangskrater 269Angstlasche 266Anisotropie 12, 17Anlaßbeständigkeit 167, 197, 223Anlaßglühen, beim Härten 138, 143-, ablaufende Vorgänge 223Anlaßversprödung 145, 182, 406Anlauffarbe 433anodischer Korrosionsschutz 105Ansprunghärte 141Anziehungskraft-, Coulombsche 4äquikohäsive Temperatur 14Arrhenius-Gleichung 8, 38, 75, 503ASTM A 800 455athermische Umwandlung 23atmosphärische Korrosion 88Atombindung 5Aufhärtbarkeit 141Aufhärtungsriß 274Aufheizgeschwindigkeit 1, 242Aufkohlen 40, 41

Sachwortverzeichnis 585

Aufschmelzgrad 271Auftragschweißen 271-, Ergänzen 440-, Panzern 440-, Plattieren 440-, Puffern 440Augerelektronen-Spektroskopie 480Ausbringung 346Aushärten, siehe AuslagernAuslagern 161Auslaufblech 271Ausscheidung 2-, allotriomorphe 32-, Chi-Phase 205-, Chromcarbid 419-, diskontinuierliche 24-, im Stahl 14-, inkohärente 161-, in widmannstättenscher Form 32-, kohärente 161-, kontinuierliche 24, 32-, Laves-Phase 205-, Mischcarbid 486-, Sigma-Phase 202, 208Ausscheidungshärten 53, 161, 190-, Legierungen geeignet für 222-, Teilchenabstand 164Ausscheidungsriß, s. WiedererwärmungsrißAustauschstromdichte 66, 78Austenit 35-, Homogenität 155-, in Wärmeeinflußzone 315-, Korngröße 157-, labiler (metastabil) 217-, stabiler (Vollaustenit) 217-, Umwandlung 142-, Umwandlung in Schiebungsmartensit 408Austenitbildner 168, 203Austenitformhärten 167austenitisch-ferritischer Stahl (Duplexstahl) 219-, Ausscheidungsphase 220-, Lochkorrosion 219-, Schweißen 434-, stickstofflegiert 218austenitischer Chrom-Nickel-Stahl 215, 425-, Erstarrungsriß 428-, Heißrißneigung 427-, Korrosionsbeständigkeit 216-, Lochkorrosion 85-, metastabiler (labiler) 425-, s. a. korrosionsbeständiger Stahl-, Schweißen 431

-, Zugraupentechnik 433-, stickstofflegiert 218Austenitisierungsdauer 2-, beim Schweißen 242, 309-, beim Wärmebehandeln 137austenitisch-ferritischer Stahl-, Heißrißneigung 434-, Lochfraßbeständigkeit 435

B

Bainit 140, 144, 149, 318,394, 397basischumhüllte Stabelektrode 338Basizitätsgrad (UP-Pulver) 363Basizitätsindex (UP-Pulver) 363Baustahl -, unlegierter (DIN EN 10025-2) 373 -, Feinkorn-, normalgeglühter 184-, Feinkorn-, vergüteter 196Beanspruchung-, mehrachsige 18Beizen, korrosionsbeständiger Stahl 411Beizsprödigkeit 256, 257Beryllium 542Blaswirkung 407binäres Eutektikum 60Beschichtung, s. a. Korrosion 106Bewertungsgruppe 283Bindefehler 273Bindung-, heteropolare (Ionenbindung) 5-, kovalente (Atombindung) 5-, metallische 4-, polare 5Blasverfahren, kombinierte 127Blaswirkung 273, 407Blockseigerung 132Blunting 263Bohr, Theorie der Atombindung 2Bondern 106Bor 2-, Einfluß auf Härtbarkeit 175-, Einfluß auf Heißrißneigung 428Bruch-, instabiler 261-, interkristalliner 14-, transkristalliner 14-, Trenn- , s. Sprödbruch 2Bruchfestigkeit 16Buoyancy-Kraft 303Burgers-Vektor (b) 9, 227

C

chemische Härtung 512Chemisorption, s. a. Wasserstoff 102Chi-Phase 205Chloridionenkorrosion (Pitting) 85Chromäquivalent 413Chromcarbid 54, 419-, an Korngrenzen 206Chromverarmungstheorie 206, 207Cluster 47, 160, 192Crack Opening Displacement (COD) 582Crack Tip Opening Displacement (CTOD) 582CTODc 582CTODi 582CTODR 582

586 Sachwortverzeichnis

D

d-Ferrit 420-, primärer 217, 411, 481-, vermicularer 425Dampfphaseninhibitor 102DASt-Richtlinie 009 377DASt-Richtlinie 014 386Dekohäsionstheorie (Oriani) 259Delayed fracture, s. a. Kaltriß 275, 291DeLong-Schaubild, s. a. Konstitutions-Schaubild 414, 431, 441-, Anwendungsbeispiel 414Dendrit 26-, Bildung 28Desoxidieren 130Diffusion 38-, Ermitteln des Konzentrationsverlaufs 38-, nichtstationäre 40Diffusionskoeffizient (D) 38-, effektiver 556-, Berechnen 111Diffusionskonstante (D0) 38Diffusionsweg, mittlerer 40DIN 736 407DIN 1681 450, 451DIN 1694 462, 466DIN 1725-2 524DIN 1729-1 541, 542DIN 1732-2 535DIN 1733-1 502, 505DIN 1736-1 521DIN 1737-1 551DIN 8524, s. DIN EN ISO 6520 266DIN 8524-3 266DIN 8528 374DIN 8528-1 235DIN 8552-3 536DIN 8553 444DIN 8554-1, s. DIN EN 12536DIN 8555-1 440, 447DIN 8556-1, s. DIN EN 12072DIN 8557-1, s. DIN EN 756DIN 8559-100, s. DIN EN 1668DIN 8563-3, s. DIN EN 25817DIN 8573-1 461DIN 17100, s. DIN EN 10025DIN 17102, s. DIN EN 10028-3DIN 17182 451DIN 17200, s. DIN EN 10083DIN 17205 455, 456DIN 17210, s. DIN EN 10084DIN 17440 417DIN 17740 511DIN 17741 511DIN 17742 511DIN 17743 511DIN 17744 511DIN 17745 511DIN 17850 545

DIN 17851 545DIN 18800-1 330 265DIN 18800-1/A1 376DIN 30676 104DIN 50190, s. DIN EN ISO 2639DIN 50601 13DIN 50900, s. DIN EN ISO 8044DIN 50927 104DIN 55928, s. DIN EN ISO 12944DIN EN 439 353DIN EN 440 354DIN EN 499 334, 344, 355DIN EN 515 523DIN EN 573-3 524DIN EN 573-5 523DIN EN 756 357, 358, 360DIN EN 757 368, 369, 396DIN EN 758 355, 356DIN EN 760 359, 360, 361DIN EN 1002 136, 140DIN EN 1011-1 328, 380DIN EN 1011-2 368DIN EN 1011-3 431DIN EN 1011-4 529, 530, 532DIN EN 1561 457, 458, 459DIN EN 1562 468DIN EN 1563 462DIN EN 1600 420, 422DIN EN 1652 502, 504DIN EN 1692 504-, Kupfer-Aluminium-Legierung 508-, Kupfer-Nickel-Legierung 509-, Kupfer-Zink-Legierung 506-, Kupfer-Zinn-Legierung 507DIN EN 1668 348, 477DIN EN 1706 523, 524DIN EN 1753 541, 542DIN EN 1982 499DIN EN 10020 124, 125DIN EN 10025-2 168, 169, 170, 171, 238, 266 368, 374, 400DIN EN 10025-5 90, 185DIN EN 10028-3 185, 187, 407DIN EN 10028-4 181, 183, 407DIN EN 10028-5 195DIN EN 10028-6 197DIN EN 10055 185DIN EN 10083 172, 173, 174, 197, 396, 368DIN EN 10084 176, 368DIN EN 10088 210DIN EN 10088 181DIN EN 10113-3 185, 378, 400DIN EN 10113 T1, T2 185DIN EN 10113 T2, T3 186DIN EN 10155, s. a. DIN EN 10025-5 90DIN EN 10164 386DIN EN 10208 195DIN EN 10291 178DIN EN 10216-2 368, 400DIN EN 10216-4 407

Sachwortverzeichnis 587

DIN EN 10217-2 368DIN EN 12072 418, 421, 423DIN EN 12534 368DIN EN 12536 477DIN EN 14295 368DIN EN 25817 281DIN EN ISO 365DIN EN ISO 2639 175DIN EN ISO 3690 339, 342, 388DIN EN ISO 6520 266, 568DIN EN ISO 6847 365DIN EN ISO 8249 415DIN EN ISO 12944 106DIN EN ISO 13916 324DIN EN ISO 14172 520DIN EN ISO 14372 342DIN V 1738 529, 530Dissoziationsgrad 65Dopplung 132Drahtelektrode-, MSG-Schweißen 355-, UP-Schweißen 357Dreistoffsystem 59-, ebene Darstellung 61-, Fe-Cr-C 486-, Fe-Ni-Cr 428-, Isothermischer Schnitt 61-, quasibinärer Schnitt 62-, Schmelzflächenprojektion 61-, Vertikalschnitt 62Drop-Weight-Test, s. FallgewichtsversuchDruckelektroschlackeumschmelzen 218Drucktheorie (Wasserstoff) 257Dualphasen-Stahl 195, 310Ductility Dip Cracking (DDC) 550Dugdale-Modell 582Duplexstahl, s. a. aust.-ferritischer Stahl 212, 434Durchbruchpotential (Ed) 82DVS-Merkblatt 0504 339DVS-Merkblatt 0705 282, 284DVS-Merkblatt 0944 342DVS-Merkblatt 0956 389DVS-Merkblatt 0907 366DVS-Merkblatt 1001 574

E

ebener Spannungszustand (ESZ) 263ebener Verzerrungszustand (EVZ) 263Edelgaskonfiguration 3Edelstahl, Definition 124Eigenkeim 25Eigenschaften, mechanische-, strukturempfindliche 7-, strukturunempfindliche 7Eigenspannung-, der Mehrachsigkeitsgrad 260-, dreiachsige 260-, in der Schweißverbindung 259

-, mehrachsige 138-, Räumlichkeit der 260-, Verteilung 248Einbrand 271Einhärtbarkeit 141Einhärtungstiefe (ET) 35Einkristall 12Einlagerungsmischkristall (EMK) 46, 48Einsatzhärtungstiefe (Eht) 175Einsatzstahl 171, 175, 368Einschluß, im Stahl 129, 130, 272Eisen-Gußwerkstoffe 450Eisen-Kohlenstoff-Schaubild (EKS) 133ELC-Stahl 208-, Schweißen 432elektrochemische Korrosion 65elektrochemische Polarisation 77-, Aktivierungspolarisation 77-, Konzentrationspolarisation 77-, Widerstandspolarisation 77elektrolytische Doppelschicht 66Elektron 2Elektrostahl-Verfahren 128Elementarzelle 6ELI-Stahl 208Emaillierung 107Endkrater 270Endkraterriß 270Enthalpie, freie 24Entkohlen 111Entmischung-, einphasige 47-, Seigerung, s. a. Kristallseigerung 132Entzinken 87-, des Messings 507epitaktische Erstarrung 296Erholung 42Erosion(skorrosion) 94Erschmelzungsverfahren 125Erstarrung(sform), s. a. Kristallisation-, Dendrit 26, 29-, ebene 27, 296, 257, 557-, epitaktische 296-, gerichtete 28, 450-, Stengelkristall 298-, Zelle 29Erstarrungsriß, s. HeißrißErst-Bezugskörper 482Eutektikum 52-, binäres 60-, entartetes 57-, ternäres 60eutektische Rinne 60Eutektoid 135Extended Ferrit Nummer (EFN), s. a. Ferrit-Nummer 436

588 Sachwortverzeichnis

F

Fallgewichtsversuch (nach Pellini) 574Faradaykonstante 68Faradaysches Gesetz 82, 99, 120Fehler in der Schweißverbindung 266-, Bindefehler 273-, durch die Fertigung 266-, durch die Werkstoffe 267-, Einbrand 271-, Einschlüsse, Schlacken 272-, Gase 268-, metallurgischer Herkunft 267-, metallurgische Fehler (Tabelle) 278-, Rißbildung 274-, Schweißbeginn und -ende 269-, tabellarische Übersicht 290-, Wasserstoff 256-, Zündstelle 273Fehlordnungssystem 7Fehlstellendichte 10Feingleitung 164Feinkornbaustahl 183, 240-, Drahtelektrode (MSG) 392-, Drahtelektrode (UP) 389-, Einfluß des Niobs 191-, Grundreihe 189-, Kaltumformbarkeit 193-, kaltzähe Reihe 189-, kaltzähe Sonderreihe 189-, Nahtvorbereitung 383-, normalgeglühter 184, 188-, Rißbildung 386-, Schlagzähigkeit 165, 189-, Schweißeignung 393-, Schweißgutzähigkeit 389-, Schweißtechnologie 386-, Schweißzusatzwerkstoffe 387-, Spannungsarmglühen 385-, Sprödbruchsicherheit 184-, Terrassenbruch 189-, thermomechanisch behandelter 190-, vergüteter 381, 392-, Wärmebehandlung 384-, warmfeste Reihe 189-, Wiedererwärmungsriß 405Feinkornstahl, s. a. Feinkornbaustahl 183Fernordnung 160Ferrit 55, 135-, allotriomorpher 319, 321-, bainitischer 321-, d-Ferrit 420

-, Schweißen austenitischer Cr-Ni-Stahl 431-, Hochtemperatur- 240-, im Schweißgut 319-, Korngrenzen- 319-, Mengenbestimmung 481-, nadeliger 240, 302-, polygonaler 319-, primärer 202, 217

-, vermicularer 425-, widmannstättenscher 319Ferritbildner 168ferritischer Cr-Stahl, s. a. korrosionsbeständiger Stahl 213-, IK-Beständigkeit 421-, Korrosionsverhalten 213, 214-, Schweißen 419, 483-, Stabilisieren 215-, Superferrit 484-, Vorgänge in der WEZ 483Ferrit-Nummer (FN) 414, 482fertigungsbedingte Schweißsicherheit 236Fertigungsschweißen 452Fertigungsfehler 266FestigkeitFestigkeit, maximale-, Kohäsionsfestigkeit 159-, Schubfestigkeit 158Festigkeitserhöhung-, Ausscheidungshärtung 161-, durch Dispersoide 513-, Kaltverfestigung 159-, Korngrenzenhärtung 165-, Martensithärtung 165-, metallischer Werkstoffe 157-, Mischkristallverfestigung 160-, Orowan-Mechanismus 163-, Rekristallisation 160-, Schneidemechanismus 163-, thermomechanische Behandlung 167Feuerverzinken 107Ficksches Gesetz, erstes 38Ficksches Gesetz, zweites 40Fischauge 256, 258Flächenkorrosion 82, 83Fließkurve 18Flußmittel 502freie Enthalpie 112Freiheitsgrad 58, 114Fremdatom 7Fremdkeim 24Fremdstromkorrosion 69Frischen 126Fülldrahtelektrode 355-, MSG Schweißverfahren 355-, normalgeglühter FK-Stahl 392

G

galvanisches Element 67Gase-, Diffusionskoeffizient (D) 268-, im Aluminium 522, 533-, im Kupfer 501-, im Nickel(-legierung) 516-, feinkörniges (FK-Stahl) 378-, im Schweißgut (Eisenwerkstoffe) 268-, im Stahl 226

Sachwortverzeichnis 589

-, im Werkstoff 2-, Löslichkeit der 268Gausssches Fehlerintegral 40Gefüge 12-, dendritisches 235-, feinkörniges (FK-Stahl)-, grobkörniges 2-, Guß- 26-, primäres 113-, Sekundär- 26-, Zellstruktur 28Gefügerechteck 52Gefügezeiligkeit 224GestaltungGewaltbruch 274Gibbssches Phasengesetz 50, 59, 114Gießstrahlentgasung 129Gitter, s. a. Kristallgitter-, Defekte im 7-, hexagonal dichteste Packung (hdP) 6-, kubisch-flächenzentriert (kfz) 6-, kubisch-raumzentriert (krz) 6-, tetragonal-raumzentriert (trz) 35Gitteraufbau 6Gitterbaufehler 7-, 0-dimensionaler 7-, 1-dimensionaler 7-, 2-dimensionaler 7, 8-, 3-dimensionaler 7-, substitutioneller Defekt 8Gitterverzerrung, formerhaltende 36Glashärte 143Glaskeramik 107Gleichgewicht-, metastabiles 11-, thermodynamisches 7, 115Gleichgewichtsschaubild 49Gleichgewichtsverteilungsverhältnis (k) 479, 558Gleitebene 9Gleiten 16Gleitlinienbänder 16Gleitrichtung 17Gleitstufe 16Gleitsystem 17Glühen 137Glühzwilling 10Grafit-, kugeliger 463-, lamellarer 457-, vermicularer 457GrenzkraftGrobkorn (WEZ)-, ferritischer Chromstahl 419-, nichteisenmetallischer Werkstoff 493-, umwandlungsfähiger Stahl 306Grobkornzone (WEZ), s. WärmeeinflußzoneGroßwinkelkorngrenze 10Grundstahl, Definition 124Gruppe (im Periodensystem) 3Guinier-Preston-Zone 30, 161, 556

Gußeisen-, artfremdes Schweißen 463-, artgleiches Schweißen 459-, mit Kugelgrafit 463-, mit Lamellengrafit 457-, mit vermicularem Grafit 457-, Weißeinstrahlung 459Gußeisenkaltschweißen 463Gußeisenwarmschweißen 459, 460Gußeisen mit Kugelgrafit 463-, legiert 465Gußgefüge 26Gußlegierung (Eisenwerkstoff) 136Gütegruppe 171, 265, 371, 376Güteklasse 467

H

halbferritisch, s. ferritischer ChromstahlHalbwarmumformung 45Halbwarmschweißen 460Halbzelle 65Hall-Petch-Beziehung 20, 21Haltepunkt 50Haltetemperatur, s. a. Vorwärmtemperatur 324, 385Hammervergüten, beim Kupfer 503Härte, Einfluß auf Bauteilsicherheit 316Härtbarkeit 35, 167-, Einsatzstahl 175-, Vergütungsstahl 175Härten 137Härteriß, s. a. Kaltriß 224, 401Härtesack 197, 398Härtungsgrad 145Hartguß 457Hastelloy 512Hauptschubspannungshypothese 260hdP, hexagonal dichtesten Packung 6Hebelgesetz 51, 115Heftstelle, Einfluß auf Bauteilsicherheit 316Heißriß 12, 14, 29, 205, 274-, (Automaten-)Messing 506-, (Zinn-)Bronze 508-, Aluminiumbronze 508-, Aluminiumlegierung 525, 526-, austenitisch-ferritischer (Duplexstahl) 434-, austenitischer Cr-Ni-Stahl 287, 411,427-, beeinflußende Faktoren 271, 300-, Entstehungsmechanismus 239, 299-, Gegenmaßnahmen 299, 329, 443, 449-, einphasiger Werkstoff 495-, kaltzäher Stahl 407-, Kupfer-Nickel-Legierung 509-, mehrphasiger Werkstoff 495-, RPF-Faktor nach Borland 479-, unlegierter Stahl 309, 318-, Ursachen 12, 14, 56, 117-, warmfester Stahl 179

590 Sachwortverzeichnis

-, Wiederaufschmelzriß-, Aluminiumlegierung 526, 535-, Nickelbasis-Legierungen 517-, ausscheidungshärtende Legierung 496-, Entstehungsmechanismus 496

Heißrißanfälligkeit -, metallurgische Einflüsse 30-, Prüfen der 567-, Prüfen mit Fremdbeanspruchung 568-, Prüfen mit Selbsttbeanspruchung 568Helmholtzsche Ebene, äußere 66Heißrißparameter, von Bailey und Jones 372Heterogenisierungsglühen 526heteropolare Bindung 5High Nitrogen Steel (HNS) 218hitzebeständiger Stahl-, Schweißen

-, X6CrNiMoTi17-12-2 474Hochtemperaturferrit 240Hohlraum-, interstitieller 110Homogenisieren 41, 117Hookesches Gesetz 247Hydratation 66Hydrolyse 85, 256Hysterese-, thermische 134

I

Idealkristall 7Impfen (von Schmelzen) 27Implant-Test 279, 572-, Ergebnis der Auswertung 573Implant-Probe 572Incoloy 512Inconel 512Inhibitor (Korrosionsschutz) 101-, chemisch wirkender 102-, Deckschichtbildner 102-, Destimulator 102-, Neutralisator 102-, physikalisch wirkender 102Injektionsverfahren 129Inkubationszeit 148, 228Instandsetzungsschweißen 453Interkristalline Korrosion (IK) 88, 207-, austenitischer Cr-Ni-Stahl 216-, Gegenmaßnahmen 208intermediäre Phase, s. a. Ausscheidung-, Einfluß auf mechanische Gütewerte 209intermediäre Verbindung 48, 440interstitielle Phase 48Ionenbindung 5Ionengitter 5Ionenimplantation 109Ionenkonzentration 71Ionisierungsspannung 349ISO 2560 372

ISO 5817 283ISO 6847 365ISO/FDIS 14172 520ISO/TR 17671-4 535Ito-Bessyo-Beziehung 325

K

Kaltriß, wasserstoffinduzierter 256-, 20MnMo5-5 387-, Chromstahl, vergüteter 232, 416-, Definition DIN 8524 274-, Einfluß der Härte 141-, Enstehungsmechanismus 275, 289-, FK-Baustahl 279, 340, 389-, Gefahr bei kfz Metallen 205-, Gegenmaßnahmen 289-, Kaltsprödigkeit 238-, Reparaturschweißen 477-, Stahl, legierter/unlegierter 237, 375Kaltrißanfälligkeit, Prüfen der 571-, kritische Spannung (Kaltriß) 572-, statische Ermüdungsgrenze der Probe 572Kaltrißneigung 325Kaltverformung 9, 19kaltzäher Stahl 182kathodischer Korrosionsschutz 103Kavitation(skorrosion) 93Keim-, Eigen- 25-, Fremd- 24Keimbildung-, heterogene 23, 30-, homogene 23, 30, 112-, Wirkung der Korngrenzen 30Keimradius-, kritischer 25, 112Kerbriß 274Kerbschlagbiegeprüfung 264-, instrumentiert 579Kerbschlagbiegeversuch (DIN EN 10045) 575-, Proben mit Schweißnaht 578 Kerbschlagbiegeprobe 576Kerbschlagzähigkeit-, kaltverformter Stähle 19Kern, s. RekristallisationKernladung 3kfz, kubisch-flächenzentriert 6Kleinwinkelkorngrenze 10, 12Knickpunkt 50Knife-Line-Attack 430Kohärenz 10Kohäsion 15Kohlenstoff 204-, Definition Stahl 124-, Einfluß auf Eigenschaften korrosionsbeständiger Stähle 486-, Einfluß auf Maximalhärte 141-, Einfluß auf Ms und Mf 141, 142

Sachwortverzeichnis 591

-, Einfluß auf Umwandlungsverhalten 146, 486-, in hochlegiertem Stahl 202-, Legierungselement 135-, Martensitbildung 165Kohlenstoffäquivalent 324, 375, 398Komponenten (einer Legierung) 49konstitutionelle Unterkühlung 27, 28Konstitutions-Schaubildkonstitutionelle Unterkühlung 558konstitutionelle Verflüssigung 496Konstitutions-Schaubild-, ASTM A 800 455-, DeLong-Schaubild 414-, Schaeffler-Schaubild 411, 429-, WRC-1992-Schaubild 415Konstitutionswasser, s. a. Kristallwasser 339Konstruktionsschweißen 453kontrollierte Wärmeführung 380konstruktionsbedingte Schweißsicherheit 236Kontaktkorrosion 69, 83, 84, 99Konversionsschicht 106Konzentrationselement 74, 83, 98-, Anode 74Konzentrationspolarisation 80Konzentrationsverlauf nsch Glühbehandlungg 42Konzentration (Zustandsschaubild) 49Kornform-, äquiaxiale (globulitische) 26-, dendritische 26-, Stengelkristalle 26-, zellartige 28Korngrenze 7, 19, 30-, Bewegung der 115-, Großwinkel- 10-, Kleinwinkel- 10, 12-, Sub- 12-, Wirkung auf Leerstelle 556-, Zwillings- 10Korngrenzengleitung 406Korngrenzenhärtung 165, 190Korngrenzensegregation 480Korngrenzensubstanz-, Aufbau 14-, Einfluß auf Gütewerte 14Korngröße 12Korngrößen-Kennzahl (G) 13, 14, 110Kornwachstum 13, 45, 116-, bei ferritischem Chromstahl 483-, beim Rekristallisieren 42-, metallurgische Einflüsse auf 153Kornzerfall, s. a. interkristalline Korrosion 206Korrosion 63-, Abtragrate 82, 99, 120-, Aktivierungspolarisation 78-, Aluminium 118-, Anwendung des Faradayschen Gesetzes 120-, atmosphärische 88-, äußere Helmholtzsche Ebene 66-, Belüftungselement 76, 91-, Besonderheiten beim Schweißen 100

-, chemischer Angriff 200-, chemische Reaktion 64, 117-, Einfluß der Anodenfläche 99-, elektrochemische 65-, elektrochemische Polarisation 77-, elektrolytische Doppelschicht 66-, Entzinken 87-, Erosions- 94-, Flächen- 83-, Fremdstromkorrosion 69-, galvanisches Element 67-, Geschwindigkeit 117-, Gestaltungsrichtlinien 94-, gleichmäßige 120-, Grenzpotential 104-, interkristalline 207-, in Wässern 200-, in wäßrigen Lösungen 65, 68-, IUPAC-Konvention 67-, Kavitations- 93-, Kontakt- 69, 84-, Konzentrationselement 83, 98-, Konzentrationspolarisation 80-, Kupfer 118-, Loch- (Lochfraß, Pitting) 84-, Messerlinien- 430-, mikrobiologische 90-, Mischpotential 78-, Nickel 73-, Passivator 102-, Polarisationskurve 78-, Redoxkorrosion 69-, Reduktion 69-, Reib- („Fressen“) 94-, Ruhepotential 78-, Sauerstoff- 70-, Sauerstoffkorrosion 69-, selektive 87-, Spalt-, (Berührungs-) 86, 98-, Spannungsriß- 91, 215-, Spongiose (Grafitierung) 88-, Streustrom 105-, Stromdichte-Potential-Kurve 78-, Tafelsche Beziehung 79-, Überspannung 77-, Wasserstoff- 69-, Wasserstoffentwicklung 69Korrosionsart 83korrosionsbeständiger Stahl-, Anlauffarbe 410-, Ausscheidungen im 205-, austenitisch-ferritischer (Duplexstahl) 212, 434-, austenitischer Chrom-Nickel- 202, 212, 215, 216 425, 434-, Einfluß der Verarbeitung 408-, chemische Beständigkeit 198-, ELC-Stahl 208-, ELI-Stahl 208-, ferritischer Chromstahl 213-, halbferritischer 204

592 Sachwortverzeichnis

-, Heißrißbildung 217-, Heißrißneigung 425-, Herstellen von Oberflächen 409-, Kohlenstoff im 204-, martensitischer Chromstahl 202-, Molybdän im 205-, Nickel im 203-, Silicium im 205-, Stabilisator 208-, stabilisierter Stahl 208-, stickstofflegierter austenitischer Stahl 218-, Stickstoff im 204-, Streckgrenze der Austenite 205-, Superferrit 215-, Vollaustenit 217, 425-, Wasserstoff 205-, weichmartensitischer Stahl 204, 213-, Zustandsschaubild 201Korrosionsbeständigkeit 3-, Beständigkeitsstufen 65-, Einfluß der Konstruktion 64-, Einfluß des Oberflächenzustands 408-, Einfluß der Ver- und Bearbeitung 63-, Einfluß der Wartungsmängel 63Korrosionselement 83Korrosionsgeschwindigkeit 65Korrosionsschutz-, aktive Verfahren 101-, anodischer 105-, Auskleidung 106-, Beschichtung 106-, Dampfphaseninhibitor 102-, Deckschichtbildner 102-, Destimulator 102-, Emaillierung 107-, Fremdstromschutzanlage 103-, Glaskeramik 107-, kathodischer 78-, korrosionsschutzgerechte Gestaltung 199-, metallischer Überzug 107-, Opferanode 103-, passive Schutzverfahren 106-, Phosphatieren 106-, Randschichtumschmelzlegieren 109-, Referenzelektrode 103-, Schmelztauchen 107-, Schutzschicht 106-, Schweißplattieren 108-, Überzug 106Korrosionsverhalten, Einfluß von-, Elektrolyttemperatur 75-, Ionenkonzentration 71-, Medienkonzentration 77-, Sauerstoffgehalt 74-, Strömungsgeschwindigkeit 76kovalente Bindung (Atombindung) 5KrafteinleitungKraterfülleinrichtung 270Kriechen 13, 177Kristall 2

Kristallgemisch 49Kristallgitter 6Kristallisation-, epitaktische 25-, gerichtete 513-, Keimbildung 112-, primäre 22, 113-, Schweißschmelze 296-, sekundäre 22-, sekundäre (Dreistoffsysteme) 60-, tertiäre (Dreistoffsystem) 60-, Triebkraft 112Kristallisationsgeschwindigkeit (R) 28, 297, 557Kristallisationswärme 112Kristallit, s. a. Korn 12Kristallseigerung 55, 117Kristallwasser 269, 339, 363kritische Abkühlgeschwindigkeit 140krz, kubisch-raumzentriert 6kubisch-flächenzentriert, kfz 6Kupfer 499-, Automatenmessing 506-, Entzinken (Messing) 507-, hammervergütete WEZ 503-, Korrosionsverhalten 118-, Kupfer-Aluminium-Legierung 508-, Kupfer-Nickel-Legierung 509-, Kupfer-Zink-Legierung (Messing) 506-, Kupfer-Zinn-Legierung (Bronze) 507-, sauerstofffrei 500-, sauerstoffhaltig 500-, Schweißempfehlung 501-, Schweißzusatzwerkstoff 502-, Wärmeleitfähigkeit 500-, Wasserstoffkrankheit 500Kupferlegierung 504

L

Lagenaufbau-, hochlegierter Stahl

-, Zugraupentechnik 420-, mechanische Gütewerte 296-, Mehrlagentechnik 295-, Mehrlagentechnik (UP) 365-, Pendellagentechnik 295, 325-, Pufferlagentechnik 417-, Strichraupentechnik 407-, Vergütungslagentechnik 317-, Zugraupentechnik 295, 313Lamellenriß, s. TerrassenbruchLängsschrumpfung 251Langzeitbeanspruchung 182Lanzettmartensit (massiver Martensit) 38Laugensprödigkeit 93Laves-Phase 205LD-Verfahren 127LDAC-Verfahren 127Leerstelle 7, 503

Sachwortverzeichnis 593

Legierung 46-, eutektische 51-, heterogene 58-, mechanische Gütewerte 58-, mit intermediären Phasen 53-, mit vollständiger Löslichkeit 50-, Schweißen kristallgeseigerter 56-, übereutektische 52-, untereutektische 52Legierung, ausscheidungshärtende-, Schweißen 495-, Schweißverhalten 559Legierungselement-, austenitstabilisierendes 135, 168-, ferritstabilisierendes 168-, Wirkung auf Schweißeignung 241Leichtmetall 520Leistungsdichte (Schweißverfahren) 243Leonsche Hüllparabel 260Liquiduslinie 51Lochfraßpotential 85Lochkorrosion (Lochfraß, Pitting) 84, 200, 205Lokalelement, s. a. Korrosionselement 83Lorentz-Kraft 303Lösungsglühen 161, 206-, zum Ausscheidungshärten 53-, zum Erzeugen der IK-Beständigkeit 208Lösungsphase 46Lot 11Löteignung 288Löten 11, 40-, Eindringtiefe 40-, Unterschiede zum Schweißen 288Luftfeuchtigkeit 339Lufthärter 142, 229Luftvergüten 144

M

Magnesium 540Manganzeiligkeit 225Maraging Stahl 185Marangoni-Strömung 304, 470Martensit 34, 165-, bei legierten Stahl 142-, Härte des 37, 222-, Lanzett- (niedriggekohlter) 38, 143, 196-, massiver 143-, nadelförmiger 484-, Platten- (höhergekohlter) 143Martensitbildung-, Bain-Mechanismus 36-, Einfluß Austenitkorngröße 224-, nach Bilby und Christian 36Martensithärte 37martensitischer Chromstahl 213, 231-, Schweißen 416Massivumwandlung 33Mehrfachgleiten 165

Mehrlagentechnik 312-, vergüteter FK-Baustahl 393Mehrstoffsystem, s. a. Dreistoffsystem 49Messerlinienkorrosion 430Messing 506Metall 3metallischer Überzug 107metallurgisches Verhalten-, aktiver Schutzgase 351-, Stabelektrode 335-, UP-Schweißpulver 363metastabil 38-, Fe-C-System 134Mf-Temperatur 37mikrobiologische Korrosion 90Mikrolegierungselement 185, 191Mikroplastizität 275Mikroriß 274Mischcarbid 223, 486Mischelektrode-, heterogene (= Korrosionselement) 78-, homogene 78Mischkristall 46, 49-, geseigert, s. a. Kristallseigerung 202Mischkristallreihe-,lückenlose 47Mischungsgerade 413Mischungslücke 53Molybdän 552-, TZM-Legierung 553Mohrscher Spannungskreis 260Monel 512Mosaikblöckchen 12Ms-Temperatur 37, 142-, Berechnen der, (niedrig-)legierter Stahl 142-, Berechnen der, martensitischer Cr-Stahl 232, 417, 364

N

Nadelferrit, s. a. Ferrit 240Nadelstichkorrosion 85Nahbereichsordnung 47Nahentmischung 33, 47Nahordnung 160Nahtformverhältnis 304NDT-Temperatur 179, 574Nernstsche Gleichung 71, 120Netzebene 6Nichtmetall 3Nickel 203-, ausscheidungshärtende Leg. 517-, gerichtete Erstarrung 513-, Heißrissigkeit 515-, Korrosionseigenschaften 510-, Korrosionsverhalten 73-, Laves-Phase 513-, Legierungstelemente u. Schweißeignung 514-, Schweißmetallurgie 515

594 Sachwortverzeichnis

-, Schweißpraxis 519-, Schweißzusatzwerkstoff 520-, Sigma-Phase 513-, Superlegierung 517-, Wiederaufschmelzriß 515Nickel-Chrom-(Eisen-)Legierungen 516Nickeläquivalent 413Nickelbasis-Legierung 512-, ausscheidungshärtende 517-, chemische Härtung 512-, molybdänhaltige 516-, Rißbildung während Spannungsarmglühen 519-, Wiederaufschmelzriß 517Nickellegierung 510Normalglühen 139, 312

O

Oberflächenenergie 11, 165,480Oberflächenspannung 11, 116OBM-Verfahren 128Oktaederlücke 48, 110Ölhärter 142, 228Ölvergüten 144Opferanode 103Ordnungsumwandlung 33Oriani, Theorie von 259Orowan-Mechanismus 163, 164Oxidationsmittel 68

P

Packungsdichte 39, 111, 224Passivator 102passiver Korrosionsschutz 106Passivieren 200,411 Passivität 75Passivschicht 83Passivstromdichte 82Pellini-Versuch 575Pendellagentechnik 313Periodensystem 3Periode (im Periodensystem) 3Perlit 55, 135Pfannenmetallurgie, s. SekundärmetallurgiepH-Wert 65, 256Phosphor 329Phase, interstitielle 11, 22, 48, 49Phosphatieren 106Physisorption 102Pitting, s. LochkorrosionPlattenmartensit (nadeliger Martensit) 38Platzwechselmechanismus 39Platzwechselvorgänge 38Polarisation, elektrochemische 84-, Aktivierungs- 78-, Konzentrations- 80-, Widerstands- 81

Polarisationskurve 78Polygonisation 9Polymorphie (Allotropie) 34Poren 253Potentialdifferenz 66-, Berechnen der 120Pourbaix-Schaubild 72, 118-, Cu/wäßrige Lösung 118-, Eisen/wäßrige Lösung 72, 119-, Korrosionsverhalten von Eisen 119Preßmantelelektrode 333Primärgefüge 24, 113Primärkristallisation-, austenitisches Schweißgut 427-, bildliche Darstellung 299-, Einfluß Einbrandtiefe 271-, ferritische 429-, ferritisches Schweißgut 296-, Legierung 27-, Metall 24Primärseigerung 29Promotor 257Pufferlagentechnik 417, 561

Q

Qualitätsstahl, Definition 124quasi-isotrop 12Querschrumpfung 250

R

Randhärter 142Randschichthärten 171Randschichtumschmelzlegieren 109Raoultsches Gesetz 51Reaktionsspannung 248Reckalterung, s. VerformungsalterungRedoxkorrosion 69Reduktion, kathodische 66Reduktionsmittel 68reheat cracking 138Reinigungswirkung, des SG-Lichtbogens 538Rekristallisation 9, 42Rekristallisationsschaubild 44Rekristallisationstemperatur (TRk) 43Rekristallisationsverzögerung 44, 191Relaxation 177Relaxationszeit 41Relaxationsriß, s. a. Wiedererwärmungsriß 405Reparaturschweißen 267-, Altstahl 472-, Stahl unbekannt 475-, Vorwärmen 477-, WEZ, s. a. Kaltriß 316RPF-Faktor, s. a. Heißriß 479Restaustenit 143, 224, 232Rinne, eutektische 60

Sachwortverzeichnis 595

Riß-, Schweißgut, s. a. Heißriß 274-, WEZ, s. a. Kaltriß 274Rißinstabilität 582Rißöffnungsverschiebung 582Rißspitzenöffnungsverschiebung 582Rücktrocknen-, basischumhüllte Elektrode 339-, UP-Pulver 390Ruhepotential 71, 78rutilumhüllte Stabelektrode 338

S

s-Phase, s. Sigma-PhaseSandelin-Effekt 108Sauerstoff 240, 254Sauerstoffaufblasverfahren 127, 237Sauerstoffkorrosion 69, 70sauerumhüllte Stabelektrode 337Säure-, nichtoxidierende 70-, reduzierende 70Säurekorrosion, s. WasserstoffkorrosionSchaeffler-Schaubild 411-, Mischungsgerade 413-, Wirksumme 413Schiebungsmartensit 408Schlacke 272Schlacke (Einschluß)-, Einfluß auf Gütewerte 272-, endogene 272-, exogene 272Schlagzähigkeit-, feinkörniger Werkstoff 21-, TM Baustahl 190Schmelzentropie 112Schmelzgrenze 309Schmelzpulver (UP) 362Schmelzintervall 51Schmelzschweißen 1Schmelztauchen 107Schmieden 45Schrumpfen, Schrumpfung 247-, behindert 247-, Einfluß Konstruktion 252-, Einfluß Wärmemenge 251-, Einfluß Werkstoff 252-, frei (unbehindert) 247-, Längs- 251-, Quer- 250-, Winkel- 250Schubfestigkeit, theoretische 16„Schwarz-Weiß“-Verbindung 440Schwefel 239, 329Schweißeignung 6-, Aluminium 520-, Aluminiumbronze 509-, Aufschmelztest 476

-, ausscheidungshärtende Legierung 495, 559-, ausscheidungshärtende Nickelbasis-Leg. 517-, austenitisch-ferritischer Stahl 434-, Baustahl

-, Aufschmelztest 476-, Bruchtest 476-, Farbe (Aussehen) 475-, Härtetest 475-, Magnettest 475-, Meißeltest 476-, Schleiffunkentest 476-, Technologischer Schweißversuch 476

-, Bronze 508-, Einfluß der chem. Zusammensetzung 236-, Einflüsse auf 371-, einphasiger gegen mehrphasiger Werkstoffe 560-, einphasiger Werkstoff 494-, Farbe (Aussehen) 475-, ferritischer Cr-Stahl 419, 483-, FK-Baustahl, normalgeglüht 184-, FK-Baustahl, vergütet 393, 378-, Härtetest 475-, hochlegierter Cr-Ni-Stahl 287-, hochreaktiver Werkstoff 497-, höhergekohlter Stahl 286-, kaltverfestigter Werkstoff 42-, Kupfer 500-, Kupfer-Nickel-Legierung 509-, legierter Stahl 241-, Magnesium 541-, Magnettest 475-, martensitischer Cr-Stahl 403-, mehrphasiger Werkstoff 495, 560-, Meißeltest 476-, Messing 506-, Methoden zum Feststellen 475-, Molybdän 552-, Nickelwerkstoff 514-, Schleiffunkentest 476-, Tantal 555-, technologischer Schweißversuch 476-, unlegiertes Titan 551-, Vergütungsstahl 396, 473-, Zirkonium 553-, Stahl, allgemein 123-, un(niedrig-)legierter Stahl 35, 286-, Vergütungsstahl 286-, warmfester Stahl 179Schweißen-, hochlegierter Stahl

-, Anlauffarbe 433-, hochlegierter Stahl (Tabellenform) 439Schweißgut 295-, Gase im 295-, mechanische Eigenschaften 318, 478-, Schlacken im 296-, wasserstoffarm 387-, Wasserstoff im 343Schweißmöglichkeit 236Schweißnahtfehler

596 Sachwortverzeichnis

-, Einschluß, Schlacken 272-, Fertigungsfehler 266-, konstruktive Fehler 267-, metallurgische Fehler 267-, Fehler bei Beginn, Ende Schweißen-, Werkstoffehler 267SchweißnahtspannungSchweißpanzern 440, 445Schweißplattieren 108, 440, 442Schweißpulver (UP) 360-, agglomeriertes Pulver 362-, Anwendungsbereich 361-, Herstellungsverfahren 360-, metallurgisches Verhalten 363-, Mischpulver 360-, neutraler Punkt 366-, Sauerstoffpotential des 364-, Schmelzpulver 362-, Aufschmelzgrad 440Schweißschlacke-, chemische Charakteristik 336Schweißschmelze (Schmelzbad)-, austenitischer Cr-Ni-Stahl 426-, Grundlagen 296-, Marangoni-Strömung 304, 470-, Massentransporte 303-, Primärkristallisation -, austenitischer Cr-Ni-Stahl 426

-, Grundlagen 296-, Wirkung der Buoyancy-Kraft 303-, Wirkung der Lorentz-Kraft 303Schweißverbindung-, Aufbau der 295-, Einfluß Nahtaufbau 312-, Fehler 266-, Härteverteilung 315-, mechanische Eigenschaften 314-, nichteisenmetallische Werkstoffe 493-, Pendellagentechnik 313-, Primärkristallisation 296-, unterschiedliche Werkstoffe 330, 434, 561, 562-, Wärmeeinflußzone 305-, Zugraupentechnik 313Schweißverfahren-, zur Wahl des 370Schweißzusatzwerkstoff-, Aluminium und -Legierungen 535-, artähnlicher 333-, artfremder 330, 333-, Auftragschweißen 445, 474-, austenitischer Cr-Ni-X-Stahl 417-, Drahtelektrode (MSG) 349-, Drahtelektrode (UP) 357-, ELC-Stähle 432-, ferritischer, halbferritischer Cr-Stahl 420-, Grenzwerte 470-, hochfester Stahl 368-, hochnickelhaltiger 472-, Kupfer 502, 505-, Kupferlegierungen 505

-, martensitischer Chromstahl 417-, nichtstabilisierter 421-, Nickel und -Legierungen 520-, normalgeglühter FK-Stahl 387-, Stabelektrode (Umhüllung)

-, Konstitutionswasser 269-, Schweißpulver (UP)

-, Konstitutionswasser 269-, Schweißstab (WIG) 347, 477

-, Grenzwerte 470-, Stabelektrode 333-, Titan und Legierungen 551-, unlegierter/legierter Stahl 332-, UP-Schweißen 357-, vergüteter FK-Stahl 368Schwermetall 498Schwindungslunker 132Season Cracking, s. a. Spannungsrißkorrosion 93Segregatlinie 53Seigerung 240, 329Sekundärgefüge 26Sekundärhärte 223Sekundärkristallisation 22Sekundärmetallurgie 128, 450Sekundärzeiligkeit 224, 311Selbstanlassen 143, 196, 393Selbstdiffusion 38selektive Korrosion 83, 253SEW 088 382SEW 520 454Siebkondensator 539Siemens-Martin-Stahl 126Sievertssches Gesetz 129, 226, 253, 257Sigma-Phase 54, 202, 204, 214, 220, 419Simulationstechnik 314Siliciumzeiligkeit 225Snoek-Effekt 111Soaken, s. Wasserstoffarmglühen 279Soliduslinie 51Solidusverschleppung 56Sondercarbid 144Sondercarbidbildner 223Spalt-, Berührungskorrosion 86, 98Spaltfreudigkeit (der FF-Stähle) 133Spaltkorrosion 86, 433, 434Spaltüberbrückbarkeit 334SpannungSpannungsarmglühen 138, 249, 385, 405Spannungsreihe, elektrochemische-, elektrochemische 67Spannungsriß 401Spannungsrißkorrosion (SpRK) 91, 99, 215, 385Spannungsversprödung 18, 260, 264Spannungszustand-, ebener (ESZ) 263Speckschicht 132Spitzentemperatur 243Spitzentemperatur-Abkühlzeit-Eigenschafts- Schaubild (STAZE) 323Spitzentemperatur-Abkühlzeit-Schaubild

Sachwortverzeichnis 597

(STAZ) 323Spongiose (Grafitierung) 88Sprödbruch, s. a. Trennbruch 259, 274, 318-, begünstigende Faktoren 263-, Maßnahmen zum Abwenden des 266Sprödbruchempfindlichkeit 264-, Einfluß des Werkstoffs 264Stabelektrode-, Aufgabe der Elektrodenumhüllung 333-, basischumhüllte 338, 372-, Feuchteresistenz 342-, Feuchtigkeit in der Umhüllung 388-, Grundwasserstoffgehalt der Umhüllung 340-, hüllenlegiert 432-, Kernstab 334-, kernstablegiet 432-, Kristallwasser 339-, mechanische Eigenschaften 337-, Mischtype 338-, Normbezeichnung 344-, rutilumhüllte 338-, sauerumhüllte 337-, Schlacke 336-, Verschweißbarkeitsverhalten 334-, zelluloseumhüllt 340Stabilisator 208Stahl-, Alt- 472-, (niedrig-)legierter 167-, alterungsunempfindlicher 238, 240-, beruhigt vergossener (R) 132-, besonders beruhigt vergossener (FF) 133-, Dualphasen- 195, 310-, Duplex- 219, 414-, Einteilung 124-, Feinkorn- 183-, ferritischer Chrom- 93, 484-, FK-Bau-, Einteilung 125-, FK-Bau-, normalgeglühter 378-, FK-Bau-, vergüteter 392-, geseigerter 132-, Gütegruppe 376-, halbferritischer Chrom- 419-, High Nitrogen Steel (HNS) 218-, hochlegierter 167-, hochwarmfester 180-, höhergekohlter 396-, kaltzäher 181, 182-, korrosionsbeständiger 71, 198-, Lufthärter 229-, martensitaushärtender 185-, martensitischer Chrom- 231-, mikrolegierter 185-, ölvergüteter 185-, Sauerstoff im 240-, Schwefel im 239, 329-, Stickstoff im 240-, thermomechanisch behandelter 185-, Tieftemperatur- 183-, übereutektoider 136

-, Überhitzungsempfindlichkeit 241-, unberuhigt vergossener (FU) 132-, unlegierter 368-, Vergütungs- 171, 473-, Verunreinigungen im 126-, verzinkt 107-, Wärmebehandlung 136-, warmfester 400

-, Anlaßversprödung 406 -, austenitischer 405 -, ferritischer 177

-, Anlaßglühen 401-, Korngrenzengleitung 406

-, Wasserstoff im 241-, wetterfester 90Stahl-Eisen-Lieferbedingungen 096 190Stahl-Umschmelzverfahren 129Stahlbegleiter 14Stahlguß 133, 450-, Fertigungsschweißen 452-, höherfester 453-, Instandsetzungsschweißen 453-, Konstruktionsschweißen 453-, legierter 455-, Vorwärmtemen 452-, Wärmebehandlung 450Stahlgütegruppe, s. GütegruppeStahlherstellung 125Standardpotential 67Standardwasserstoffelektrode 67Standguß 131Stellit, s. a. Auftragschweißen 474Stengelgefüge 2Stengelkristall 26, 298Stickstoff 204, 240Stokesches Gesetz 226Strangguß 131, 238Streckenenergie (E) 239Streckgrenze, s. a. Fließgrenze 19Stress relief cracking, s. WiedererwärmungsrißStreustrom 105Strichraupentechnik 407Stromdichte-Potential-Kurve 78Struktureinheit (Structure Unit), 318, 484Stufenhärtungsschweißen 155Subkorngrenze 12Substitutionsmischkristalle (SMK) 46Sulfidformbeeinflussung 194Superferrit 215, 424, 484

T

Tafelsche Beziehung 79Tantal 554Taschentuchfaltprobe 194Teilchenverbundwerkstoff 534Temperatur-, äquikohäsive 14-, Vorwärm- (bei Stahlwerkstoffen) 323

598 Sachwortverzeichnis

Temperatur-Zeit-Verlauf 1-, beim Schweißen 242, 243, 295-, bei der Wärmebehandlung 137-, in der Wärmeeinflußzone 379-, metallurgische Wirkung des 252

-, Sauerstoff 254-, Stickstoff 255-, Wasserstoff 256

Temperaturgradient (G) 297, 558Temperguß 466-, Güteklasse 467-, schwarzer 467-, weißer 466Terrassenbruch 133, 189, 239, 274, 373tertiäre Kristallisation 60Tetraederlücke 48, 110tetragonal-raumzentriert (trz) 35thermisch aktivierter Vorgang 38Thomasstahl 127Tieftemperaturstahl 183Tiefziehblech 130, 132Titan 543-, Alpha-Beta-Legierung 547-, Alpha- und Nah-Alpha-Legierung 547-, Beta-Legierung 549-, Ductility Dip Cracking (DDC) 550-, Erstarrungsriß 550-, Porenbildung 550-, Schweißpraxis 551-, Schweißverhalten 546-, Schweißzusatzwerkstoff 551-, Segregatbildung 550-, unlegiert 546-, Wasserstoffversprödung 550Transkristallisation 26, 113Transpassivität 82Transvarestraint-Test 568Trennbruch 259Trennfestigkeit, theoretische 16, 260

U

Überaltern 164übereutektisch 52Übergangsblechdicke (dü) 247, 381Übergangstemperatur 264Überhitzen 140Überspannung 77Überstruktur 33, 47, 55, 160Überzeiten 140Umwandlungshärtung 34Umwandlung (Phasenumwandlung)-, Aktivierungsenergie 25-, athermische 23, 36-, Ausscheidungs- 32-, Austenitumwandlung 146-, diffusionskontrollierte 24, 30-, diffusionslose 34-, flüssig/fest 24

-, grenzflächenkontrollierte 24-, heterogene 22-, homogene 22-, im festen Zustand 30-, Kohärenzspannung 30-, massive 33-, militärische 24-, Ordnungs- 33-, polymorphe (allotrope) 34-, Umwandlungsgeschwindigkeit 32-, unterkühlbare 146-, zivile 24Unregelmäßigkeit (DIN EN 25817) 283untereutektisch 52Unterkühlung 25-, konstitutionelle 27, 28, 113, 558, 559 -, thermische 296Unterplattierungsriß 443UntersuchungsverfahrenUrspannung 67

V

Vakuumverfahren 129Valenzelektron 4Varestraint-Test 568VdTÜV-Merkblatt 451-82, 139Verbindung-, Austenit-Ferrit 440-, eutektische 14-, Intermediäre 48-, intermediäre 5-, unterschiedlicher Werkstoffe 440, 471, 558Verfestigung 18, 20Verformbarkeit, s. a. Zähigkeit 6, 15Verformungsalterung, s. a. Alterung 19, 42, 318-, Verformungsalterung 240Verformungsbruch 274Verformungsgrad-, Kalt- 43-, kritischer 43Verformungsvorgänge-, im Idealkristall 15-, in technischen Werkstoffen 16Verformungszwilling 10Vergüten 143, 223Vergütungsfestigkeit 145Vergütungsschaubild 197Vergütungsstahl 171, 174-, Anlassen 223-, Schweißeignung 175-, Schweißen 396, 473-, Zerspanbarkeit 174Vergütungsstahlguß 455Verschleiß-, tribochemische Reaktionen 445Vergütungszähigkeit 145VersagenskonzeptVerschleiß

Sachwortverzeichnis 599

Verschleißmechanismus-, Pufferlage 448-, Abrasion 445-, Adhäsion 445-, Oberflächenzerrüttung 445Verschleißwiderstand 174Versetzung 8, 30, 160-, blockierte 9, 18-, Kräfte auf 227-, Linienspannung 227-, Schrauben- 8-, Stufen- 8Versetzungsdichte 9Verunreinigung-, lösliche 15, 371-, unlösliche 15, 371Verzerrungszustand-, ebener (EVZ) 263Verzug-, austenitischer Cr-Ni-Stahl 425-, Einfluß derAbkühlgeschwindigkeit 306-, Grundlagen 247-, unlegierter Stahl 247Vollaustenit 217, 427Vorausscheidung, s. a. Cluster 191Vorschweißblech 270Vorwärmen 2-, austenitisch-ferritischer Stahl 436-, Baustahl 377-, ferritischer Chromstahl 420-, Gußeisen (EN-GJL) 460-, Gußeisen mit Kugelgrafit (EN-GJS) 464-, höhergekohlter Stahl 397-, martensitischer Chromstahl 417-, normalgeglühter FK-Baustahl 384-, Reparaturschweißen 477-, Stahl, (un-)legierter 239-, Stahlguß 452-, vergüteter FK-Baustahl 395-, Vergütungsstahl 287, 397-, Vorwärmtemperatur 245-, warmfester ferritischer Stahl 401-, warmfester martensitischer Stahl 404Vorwärmtemperatur-, Bestimmen der 323, 328, 380

-, mit Kohlenstoffäquivalent 324-, mit Ms-Temperatur 232, 327-, nach Ito-Bessyo 325-, nach Uwer und Höhne 327-, nach Yurioka und Oshita 326

W

Walzzeiligkeit 224Wärmeableitung-, dreidimensionale 245-, Übergangsblechdicke 247-, zweidimensionale 245, 380Wärmeausdehnungskoeffizient 247

-, ferritischer Chromstahl 420-, hochlegierter Stahl 216-, unlegierter Stahl 216Wärmebehandlung 136-, Ausscheidungshärten 161-, Glühbehandlung 137-, Härten 137-, Normalglühen 139-, Spannungsarmglühen 138-, Stahlguß 450-, Vergüten 143Wärmeeinbringen (Q) 239Wärmeeinflußzone (WEZ) 1, 14-, Alterungsneigung der 310-, ausscheidungshärtende Legierung 495-, einphasiger Werkstoff 494-, Feinkornzone 310-, ferritischer Chromstahl 484-, Härteverteilung 315-, hochreaktiver Werkstoff 497-, Höchsthärte 316-, im Vergütungsstahl 398-, kaltverfestigter Werkstoff 498-, Korngröße 318-, mechanische Gütewerte 296-, mehrphasiger Werkstoff 495-, nichteisenmetallische Werkstoffe 493-, un-, (niedrig-)legierter Stahl 306, 480-, Vorgänge (bildl. Darstellung) 307-, werkstoffliche Vorgänge 305Wärmefluß, s. WärmeableitungWärmeführung, kontrollierte 497Wärmeleitfähigkeit 2-, Aluminium 522-, des SG-Lichtbogens 349-, (hoch-)legierter Stahl 216-, Kupfer 499Wärmequelle zum Schweißen-, Wirkung der 242warmfester Stahl 177Warmfestigkeit 167Warmstreckgrenze 178Warmverformung 45Wasserhärter 142, 228Wasserlinienkorrosion 98Wasserglas 340Wasserstoff 138, 205, 241-, Bedeutung für Schweißgut 340-, Dekohäsionstheorie 259-, diffusibler 389-, Drucktheorie 257-, im Schweißgut 397-, Quellen 256Wasserstoffalle („trap“) 258Wasserstoffarmglühen 279, 287, 385, 396Wasserstoffkorrosion 69Wasserstoffkrankheit 500Wasserstoffversprödung 258Wasservergüten 144Weichlot 52

600 Sachwortverzeichnis

weichmartensitischer Stahl 204, 213Werkstoff-, einkristalliner 19-, heterogener (Phasengemisch) 22-, homogener, s. a. Phase 22-, vielkristalliner 19Werkstoffehler 267Werkstoffübergang (im Lichtbogen)-, MSG-Verfahren 351, 352-, Stabelektrode 338WerkstoffverhaltenWEZ, s. WärmeeinflußzoneWiderstandspolarisation 81widmannstättensches Gefüge 140, 319, 365Wiederaufschmelzriß, s. a. Heißriß 299, 371, 559-, ausscheidungshärtende Legierung 496-, Entstehungsmechanismus 496-, Nickelbasislegierung 517Wiederwärmungsriß 138, 405Winkelschrumpfung 250Wirksumme 413Wischlot (Schmierlot) 52WRC-1992-Schaubild 415-, Anwendungsbeispiel 415

Y

Yurioka-Oshita-Beziehung 326

Z

Zähigkeit 1Zeitdehngrenze 178Zeitfestigkeit 403Zeitstandfestigkeit 178Zeitstandversuch 178Zellstruktur 28zelluloseumhüllte Stabelektrode 340Zementit 55Zinnbronze 507Zinngeschrei 10Zircaloy 553Zirkonium 553Zone, s. a. Nahentmischung 47, 161Zonenbildung 160Zonenmischkristall 56ZTA-Schaubild 145, 155-, 100Cr6 157-, C45E (Ck 45) 156-, isothermisches 156-, kontinuierliches 157ZTU-Schaubild 145-, 10CrMo9-10 401-, Wirkung der Legierungselemente 149-, 41Cr4 (isothermisches) 152, 474-, 41Cr4 (kontinuierlich) 147-, Anwendung zum Schweißen 150, 152-, Austenitisierungstemperatur 148

-, Duplexstahl 219-, Formen für schweißgeeignete Stähle 151-, hochlegierter Stahl 229-, Inkubationszeit (ti) 148, 228-, isothermisches 150-, kontinuierliches 148-, niedriglegierter Stahl 228-, P690QL (St E 690) 392-, unlegierter Stahl 228-, X20CrMoVW12-1 404Zugraupentechnik 433Zunderbeständigkeit 168, 403Zündstelle 273Zustand-, Gefüge 49-, metastabiler 38-, stabiler 38Zustandsänderung 49Zustandsschaubild 28, 49-, Al-Cu 525, 556-, Al-Mg 54-, Al-Si 525-, begrenzte Löslichkeit 53-, Cr-Ni 514-, Cu-Al 508-, Cu-Ni 509-, Cu-O 500-, Cu-Sn 507-, Cu-Zn 506-, Dreistoffsystem 59-, Eutektikum 51-, Fe-C, Einschränkungen 145-, Fe-Cr 201, 230, 486-, Fe-Cr-C 483-, Fe-Cr-Ni 202, 219, 435-, Fe-Ni 201-, intermediäre Phasen 53-, Konode 62-, Nichtgleichgewichtszustand 55-, Pb-Sn 52-, quasibinärer Schnitt 62-, Solidusfläche 62-, thermodynamisches Gleichgewicht 49-, Ti-Al 549-, Ti-X 544-, Umwandlungen im festen Zustand 55-, Vertikalschnitt 62-, vollkommene Löslichkeit fest/flüssig 50-, zum Schweißen 57Zwangslagenverschweißbarkeit 334Zwischenlagentemperatur, s. a. Vorwärmtemperatur 324, 385Zweistoffsystem, s. a. Zustandsschaubild 49Zwilling 165-, Glüh- 10-, Verformungs- 10Zwillingsgrenze 10Zwischengittermechanismus 39Zwischenstufe, siehe Bainit