bluuebunny/crossref_metadata_2025 huggingface dataset:
Metallography of telluride on free cutting steel
Authors: Daizhong Li , Shuqin Gao , Liefu Zhang , Zeyu Wang , Xinquen Dong
Published: December 2016

The results of investigation and analysis of telluride and sulfides in free cutting steel containing tellurium and sulfur can be summerized as follows.

No tellurium is found in steel matrix. All the tellurium exists in solid solution in manganese sulfide. The extra amount of tellurium in excess of the solubility in manganese sulfide exists as MnTe in steel. The tellurium content in manganese sulfide is 2.5 wt% on average, and the sulfur content in MnTe is about 3 wt %. In annealed steel, the content of iron solutionized in MnS (steel containing 1–2 % Mn) and in MnTe are both about 2 wt %. MnTe usually forms complex inclusions with MnS. The greater the Te/S, the higher the MnTe content in the complex inclusions. There is no single phase MnTe in steel with Te/S as high as 0.84. When steel is hot worked, MnTe deforms more easily than MnS.

MnTe appears light grey in a bright field, and opaque in a dark field. In cast steel it is anisotropic and in forged steel it is isotropic under polarized light. In cold drawn steel, most of the MnS is anisotropic and remained so after annealing at 1100°C. If Te/S in steel is too high, the MnTe formed is prone to stretch in the working direction during press work. Hence, in so far as controlling the shape of the sulfide with the aid of tellurium is concerned, a Te/S of about 0.1 is appropriate. When the MnTe and MnS in steel are separated electrolytely in the four different solutions used in this work, the equilibrium potential of MnS is relatively positive, and that of MnTe is relatively negative in comparison with iron. When an organic solution (No. 3) is used, the MnS in steel can be almost completely and MnTe partly separated.
Modelling on flow stress of plain carbon steel at elevated temperatures
Authors: Hatta Natsuo , Kokado Jun‐ichi , Kikuchi Shiomi , Takuda Hirohiko
Published: December 2016

A predictable model to estimate the true stress‐true strain response of plain carbon steel has been made being divided into the two ranges of α‐ and γ‐iron respectively. Again, for the (α + γ)‐range, the mass fraction of the two phases has been taken into consideration. As a result, the peak stress as well as the stress‐strain relation calculated by the model have been found to be in fairly good agreement with those measured by a few investigators under various temperature and strain rate conditions. In particular, concerning the peak stress, it has been confirmed that the model gives a remarkable good conformability, compared with the measured values. Also, the peak stress exhibits the discontinuous change at the A3 point. However, with an increasing carbon content, the discontinuous point tends to shift toward the lower temperature side, and the changing degree becomes slighter.
Influence of local sheet thickness deviations of steel X15 CrNiSi 2520 on the creep behaviour
Authors: El‐Magd Essam , Beck Rainer
Published: December 2016

The influence of slight thickness deviations on the creep behaviour of X15CrNiSi2520 steel sheets was studied experimentally and calculated by the finite element method. The results show that small geometrical nonhomogeneities such as a flat surface groove of 0.12 mm depth in a 3 mm thick sheet, grow up during creep exposure, act as a weak region and influence seriously the steel sheet performance.
Hot workability of steels for forgings
Authors: Finkler Helmut , Rennollet Günter
Published: December 2016

Sufficient hot ductility is one of the prerequisites for the successful forming and heat treatment of steels. The influence of chemical composition (including trace elements), of soaking and deformation temperatures, strain rate and duration of deformation was to be studied in hot tensile testing. To distinguish the different embrittling mechanisms from each other, a great number of steels with systematically varied composition were examined. Test conditions were chosen so as to give maximum agreement with actual hot working operations.

In the temperature range from 1 200–600°C, which was covered by this study, hot embrittlement was only found on steels containing at least one of the elements N, Nb, Pb or Bi. Embrittlement due to MnS precipitations did not occur, as the soaking temperature was limited to max. 1 315°C and the Mn/S ratio was at least 30. Nitrogen is the main cause of hot embrittlement in commercial steels. The fact that also unalloyed, aluminium‐free steels embrittle with sufficiently low strain rate shows that nitrogen in solid solution may cause embrittlement even in the absence of nitride formers. The nitride formers accelerate the embrittling process, provided the nitrides are dissolved at soaking temperature. Aluminium, however, has a retarding effect in the presence of vanadium. Embrittlement is attributed to nitrogen atoms entering into multiple voids and micropores, where they recombine to form molecules which impede the slip of dislocations, thus leading to embrittlement. A sufficient length of the deformation operation and recrystallisation being impeded by precipitations are the prerequisites for this type of embrittlement. Titanium, by binding nitrogen at an early stage, prevents precipitation. Also in the case of embrittlement by lead and bismuth, the most conclusive explanation is that atoms of these elements accumulate in voids. Embrittlement by niobium, however, is attributed to deformation‐induced precipitation, as it only occurs on cooling from soaking to test temperature and not on direct heating to test temperature.
Abrasive wear resistance of boron alloyed austenitic Fe—Mn—C‐steels
Authors: Schmidt Ingo , Göcke Annette
Published: December 2016

Alloying additions of 0.25–1.0 wt‐% B to austenitic manganese steels lead to the formation of carboborides arranged in a cell‐type microstructure. Pin abrasion tests on flint grinding paper using different dead weight loads reveal that these carboborides do not substantially improve the wear resistance due to a relatively low hardness and weak bonding to the austenite matrix. However, carboborides hardened by V, e.g., can considerably increase the abrasive wear resistance. They are very effective in a metastable austenitic matrix in which friction‐induced martensitic transformation occurs. It is the consequence of compressive stresses in the martensitic surface layer which improve the anchoring of insufficiently bonded carboborides in the matrix.
Thermodynamic calculation of phase diagrams in the iron‐nitrogen system
Authors: Kunze Joachim
Published: December 2016

On the basis of recent measurements of the equilibria between N2and NH3containing gas atmospheres, respectively, and of the nitrogen solved in the α, γ and ε iron phases a thermodynamic analysis of the Fe—N system has been carried out. The Gibbs free energy of the γ, ε transformation of pure iron was derived. The composition Fe4.3N was calculated concerning the γ’ phase above 593°C.

The phase boundaries were stated as temperature functions of the N2equilibrium pressures. The resulting phase diagram shows the stability regions of the α, γ, γ’ and ε phases and an α/γ/ε triple point which corresponds to that of the pure iron.
Strömung expandierender Gase durch verdichtete Haufwerke
Authors: Horrighs Wolfgang , Bauckelmann Georg
Published: December 2016

Die bei der Durchströmung von Schüttungen verwendeten Widerstandsgesetze stützen sich auf charakteristische Kenngrößen von Schüttgütern, die eine absolut lose Strukturierung besitzen. Bei einem derart ideal vorliegenden Haufwerk geht man davon aus, daß eine stochastische und gleichmäßige Anordnung von Strömungskanälen existiert, wobei jegliche Veränderung des Durchströmungsverhaltens bei einer Neuorientierung der Schüttung eindeutig durch eine zu messende Veränderung ihrer Gesamtporosität beschrieben werden kann. Geringe Drücke bei leicht plastizierbaren Stoffen durch Lagerung bzw. Transport und Füllung oder zusätzliche thermische Beeinflussung im Betrieb führen jedoch zu einer teilweisen Verdichtung des Feststoffes und damit zu einem Zusetzen von Strömungskanälen, so daß die für die Durchströmung eines Gases zur Verfügung stehende Porosität geringer wird als dies die meßtechnisch erfaßbare Veränderung der Gesamtporosität beschreiben könnte. Dies führt dazu, daß der Druckverlust auch bereits bei leicht verdichteten Schüttgütern höher ausfallen kann und damit eine Durchströmbarkeit vorliegt, die geringer ist als die aus den normalen Widerstandsgesetzen für lose Schüttungen ermittelte.
Analysis of grain boundary movement analogous to dislocation movement – both with a matrix having precipitates
Authors: Kern Andreas , Reif Winfried
Published: December 2016

In the present investigation it has been shown exemplarily for an austenite microstructure containing carbonitrides that the specific restraining force of a grain boundary due to the distribution of precipitates can be described by a modified Orowan's law, so that the grain boundary movement is considered to be analogous to the dislocation movement. This is achieved by using a modified restraining force Fr (corresponding to the cubic geometry of the particles), a detailed thermodynamic analysis of the precipitates (in this case, carbonitrides) and selected relation for the interparticle spacing La. The specific restraining force and the interparticle spacing depend on temperature within the austenite range. Each temperature is attached to a couple (Fr/La). The plot Fr against shows straight lines for each steel and from their average slope, a shear module G' of grain boundaries, which is about 64300 N·cm−2, is obtained. Hence, it is possible to describe the specific restraining force of a grain boundary with the help of Orowan's law or as it is conventionally done by using Zener's modell.

At a critical temperature T*, which is different for each steel, the specific restraining force is equal to the driving force of the grain boundary. The corresponding values of La are also different for each steel and the steel which is the most resistant to grain coarsening is allowed to have the greatest value of La which still retains the capacity of impeding grain coarsening.
Determination of contrast in automatic quantitative microstructure analysis
Authors: Schröer Bernhard , Hougardy Hans Paul
Published: December 2016

For the automatic quantitative measurement of microstructures in general television‐based systems are used. To guarantee a defined accuracy of the measurement, these systems need a minimum contrast between different phases. This contrast is calculated for different numbers of phases and measuring conditions. The result can be used to calculate type and thickness of interference layers to realize these contrasts.
Zusammenhang zwischen dem Oxidationsgrad der Eisenoxide und den Verteilungswerten des Schwefels beim Gleichgewicht zwischen Eisenschmelzen und MgO‐gesättigten Stahlwerksschlacken
Authors: Schürmann Eberhard , Kolm Ingo
Published: December 2016

Die Oxidationsgrade der Eisenoxide in MgO‐gesättigten Stahlwerksschlacken beim Gleichgewicht mit flüssigem Eisen wurden durch Auswertung zahlreicher im Schrifttum mitgeteilter Versuchsergebnisse bestimmt und ihre Abhängigkeit von der Schlak‐kenzusammensetzung dargestellt.

Desgleichen wurde das Entschwefelungsvermögen MgO‐gesättigter Stahlwerksschlacken anhand der Gleichgewichtsverteilungswerte beschrieben. Es wird festgestellt, daß optimale Ergebnisse nur bei gleichzeitiger Kalksättigung zu erzielen sind.

Ein Zusammenhang zwischen der Schwefelverteilung und dem dreiwertigen Eisengehalt der Schlacke konnte aufgezeigt und durch Bildung von auf dem dreiwertigen Eisenoxid basierenden Oxisulfiden gedeutet werden.
Thermodynamic and transport properties of binary gas‐mixtures
Authors: Lyhs Wilfried
Published: December 2016

By fitting approximation functions to thermodynamic and transport properties of binary mixtures, tables of these properties can be given in a compressed form. As an example the tabulation is carried out for an oxygen‐nitrogen mixture.
Einige numerische und experimentelle Untersuchungen zur Plastifizierung eines Fadenverbundwerkstoffes
Authors: Ismar Heinz , Klein Hans , Rau Jahn , Sutor Josef
Published: December 2016

Durch Modifikation wird die Prandtl‐Reuss‐Theorie so erweitert, daß im elastisch‐plastischen Übergangsbereich die Formänderungskinematik zutreffender beschrieben wird. Mit Hilfe der FEM‐Theorie wird nun das elastisch‐plastische Modell eines einachsigen Fadenverbundwerkstoffs mit metallischer Matrix beschrieben. Unter transversaler Normalbelastung zeigt dieser Verbund eine rasche Ausdehnung lokaler plastischer Zonen in der Matrix. Die Theorie wird versuchstechnisch verifiziert.
Applications of coulometry to the analysis of steelworks materials
Authors: Jenkins Rhys H.
Published: December 2016

A brief outline is given of the organisation of research in the British Steel Corporation followed by a description of coulometric techniques developed for the analysis of steelworks materials.

Coulometry is an attractive analytical technique since it is based on fundamental concepts expressed in the laws of Faraday. A description is given of the development of constant current methods for determining sulphur and carbon in mild steels, after tube combustion. These methods are suitable for the analysis of high purity steels containing <10 ppm S and <20 ppm C. Additionally, controlled potential coulometry is discussed and an example of the determination of total iron in iron ore is presented. A highly precise method has been developed for this application, showing a standard deviation of 0.015% Fe at the 60% level.

Finally a chart is presented, showing the structure and activities of the BSC/BISPA Chemists’ Committee.
Die von dispergierten Gasblasen induzierte Leistung und Flüssigkeitsbewegung in einer Stahlschmelze
Authors: Turkan Saffet , Lange Klaus W.
Published: December 2016

In dieser Arbeit wird das früher entwickelte, digitale Simulationsmodell so erweitert, daß neben den bereits früher berücksichtigten Parametern nun die Arbeit und Leistung quantitativ erfaßt werden können, die ein in eine Flüssigkeit dispergiertes Gas vollbringt. Außerdem werden mit aktuellen Energiebilanzen zwischen der dispergierten Phase und dem Dispersionsmittel bei gleicher Berücksichtigung der Stofftransportgänge induzierte Flüssigkeitsgeschwindigkeiten, Volumenströme in den unterschiedlichen Zonen des Bades, Zirkulationszeiten und die Mischzeiten in Abhängigkeit vom Volumenstrom des eingeblasenen Rührgases und/oder seiner Rührleistung ermittelt.

Die Ergebnisse des Simulationsmodells wurden mit Schrifttumsdaten verglichen, die Übereinstimmung ist erstaunlich gut.

Die von den im Bad dispergierten Blasen induzierte Leistung steigt mit dem Gesamt‐Gasdurchsatz und der Badhöhe. Sie ist in einer spezifisch schwereren Flüssigkeit höher. Bei Stoffaustausch wird im Bad eine höhere Leistung produziert, diese Leistungssteigerung wird größer, wenn der auf die einzelne Düse entfallende Teilstrom vom gesamten Rührgasstrom sinkt. Daher sollte bei gleichbleibendem Gesamtgasdurchsatz der Durchsatz pro Düse kleiner werden; dies geschieht, indem man die Zahl der Düsen erhöht. Im gewählten Beispiel für die Untersuchung der Stofftransport‐Wirkung ergibt sich, daß man bei ablaufendem Stoffaustausch mit nur rund 1/10 des Inertgasdurchsatzes die gleiche Leistung im Bad induzieren kann wie ohne Stoffaustausch.

Die Flüssigkeitsgeschwindigkeiten im Blasenkegel steigen mit dem Gasvolumenstrom und sind in einer spezifisch schwereren Flüssigkeit höher. Sobald ein Stoffaustausch möglich ist, weil beispielsweise zusätzlich Gase im Bad entstehen können, ist mit höheren Geschwindigkeiten im Blasenkegel zu rechnen. Für die gewählte Stahlzusammensetzung sind etwa dreifach höhere Geschwindigkeiten erzielbar, wenn die Mitwirkung der flüchtigen Badkomponenten berücksichtigt und Injektionsgas sehr feinverteilt (kleiner Gasdurchsatz pro Düse) eingeblasen wird.

Die Mischzeiten werden kleiner, wenn der Gesamt‐Gasdurchsatz steigt. Sie werden mit steigender Badhöhe deutlich kleiner, weil die größere Badhöhe mehr ˵Rührleistungsgewinn̋ erlaubt, solange es im Bad zu keinen Mäanderbewegungen kommt. Die Mischzeiten fallen bei wachsender Leistung. Die massebezogenen Leistungen steigen und die Mischzeiten fallen dementsprechend, wenn die flüssige Phase schwerer wird, wenn der Gasdurchsatz pro Düse und/oder die Düsenzahl steigen (dann wächst der Gesamtgasdurchsatz), wenn die Badhöhe wächst und der Baddurchmesser kleiner wird und wenn Stoffaustausch stattfindet.
A power model of tube rolling in Assel mills on a floating mandrel or plug
Authors: Kazanecki Jan
Published: December 2016

The presented analytical model allows the computation of the power supplied for plastic deformation as well as the power dissipated in the course of plastic deformation. The model allows, moreover, the determination of the power components for plastic deformation, shear, friction and, compressive stress concentration in the subzones of the total deformation zone, and their part in the power balance as well as relative power components.
Systematic of the equivalent influence of alloying elements on the nitrogen and hydrogen solubility in iron, cobalt, and nickel base alloys
Authors: Schürmann Eberhard , Sittard Matthias , Völker Rita
Published: December 2016

Starting with the demonstration of the equivalent behaviour of solutes in case of the solubility and the activity of nitrogen and hydrogen in iron, cobalt and nickel base ternary and multicomponent melts, it has been shown that the equivalence principle, which was proved for the solvents iron, cobalt and nickel earlier on, is also valid among these solvents. Therefore, common reference functions have to be introduced for the evaluation of the solubility of nitrogen and hydrogen respectively. The influence of the solutes on the solubility of gaseous components nitrogen and hydrogen is uniformly graduated in the three solvents iron, cobalt and nickel. That means there must exist a valid common basic systematic. The different courses of the isothermal saturation curves can be explained by different miscibility in the liquid and the solid state of the metallic components solvent and solute as well. Based on this systematic background, it can be shown that the relation between the ordinal numbers of the solutes and their equivalence factors is directly linear within the individual element groups.
Messungen und Vorausberechnungen der Wasserstofflöslichkeiten in flüssigen ternären Eisen‐Kobalt‐Molybdän‐Legierungen
Authors: Mitra Mandaresh , Lange Klaus W.
Published: December 2016

Die Wasserstofflöslichkeiten in flüssigen ternären Eisen‐Kobalt‐Molybdän‐Legierungen werden nach der Sievertsschen Methode bestimmt. Die isothermen Konzentrationsabhängigkeiten der experimentell ermittelten Wasserstofflöslichkeiten werden mit bereits veröffentlichten empirischen Gleichungen nach einer Ausgleichsrechnung nach Gauß‐Jordan beschrieben.

Die experimentellen Daten werden als isotherme Flächen perspektivisch dargestellt. Der Molybdänzusatz erniedrigt die Wasserstofflöslichkeiten in flüssigen ternären Eisen‐Kobalt‐Molybdän‐Legierungen über den gesamten untersuchten Konzentrationsbereich (Stoffmengengehalt bis max. 35% Molybdän). Bei konstanter Legierungskonzentration steigt die Wasserstofflöslichkeit mit zunehmender Temperatur an. Die Konzentrationsabhängigkeiten der Wirkungskoeffizienten, Lösungsenthalpien und ‐entropien des Wasserstoffs werden aus den Koeffizienten des Wasserstofflöslichkeitspolynoms ermittelt und ebenfalls als isotherme Fläche perspektivisch dargestellt.

Die Anwendung des ˵Central Atoms̋‐Modells erlaubt die Vorausberechnung der Konzentrationsabhängigkeit der Wasserstofflöslichkeiten in flüssigen Eisen‐Kobalt‐Molybdän‐Legierungen (Stoffmengengehalt bis max. 35% Molybdän) aus den experimentellen Wasserstofflöslichkeiten nur zweier binärer Randsysteme, wie Eisen‐Kobalt und Eisen‐Molybdän oder Kobalt‐Eisen und Kobalt‐Molybdän.
Effect of non‐metallic inclusions on fracture toughness of tool steels
Authors: Pacyna Jerzy
Published: December 2016

The aim of these investigations was first of all to evaluate the fracture toughness (Klc) changes of the hot‐work tool steels depending on the non‐metallic inclusions (NMI) volume fraction (melting technology). The tests were carried out on two types of the hot‐work tool steels, i. e. H13 and H11 according to AISI. As a result of these investigations, supplemented by the detailed fractographic analysis, it has been revealed that uniform arrangement of NMI in the structure can be considered as harmless for the fracture toughness of tool steels.

At high steel hardness values, the NMI, because of their action with a very small plastic strain zone, can be treated as natural obstacles in the crack propagation. At low hardness values of tool steels, achieved as a result of tempering at high temperatures, the role of NMI in the process of crack formation of these steels is limited by carbides precipitated from martensite. The micro‐voids are formed round these carbides, which, connecting earlier than the voids formed round NMI, set the path of cracking and determine the steel fracture toughness.
Equilibrium between ammonia‐hydrogen mixtures and the ε phase of iron
Authors: Małdziński Leszek , Przyłȩcki Zygmunt , Kunze Joachim
Published: December 2016

Foils made from pure iron with a porous structure were nitrided in mixtures of pure and entirely decomposed ammonia until constant weight was reached. The relationship between nitriding potential, temperature and concentration was measured in the ε region between 350 and 725°C and at concentrations between and . This relationship can be mathematically represented, if the ε phase is considered to be a subregular solution of nitrogen in hexagonal iron. From the Gibbs free energy of the nitrogen in the gas phase,

urn:x-wiley:01774832:srin00841:equation:srin00841-math-0003

the numerical relation

urn:x-wiley:01774832:srin00841:equation:srin00841-math-0004

and the parameters L′ = − 600 000 + 775.6 T J/mole L″ = 1270000 − 1423 T J/mole are deduced.

The results of a calculation of the (γ + ε)/ε phase boundary using this equations are in accordance with an experimental measurement.
Calculation of the isothermal transformation diagram from measurements with continuous cooling
Authors: Buza Gabor , Hougardy Hans Paul , Gergely Marton
Published: December 2016

For the general calculation of the transformation of steels the transformation diagram for isothermal transformation must be known. It is described, how from dilatometric measurements with continuous cooling the transformation at a constant temperature can be calculated. To do this, the simplex method must be used as iteration process to achieve sufficient precision. Even when measuring data are scattered around an ideal value by ±5% the transformation diagram for isothermal transformation can be calculated with considerable accuracy.
Auflösungsverhalten von Dolomit in Stahlwerksschlacken sowie Grenzen der Löslichkeit und Folgen für den Feuerfestverschleiß
Authors: Schürmann Eberhard , Kolm Ingo
Published: December 2016

Das Auflösungsverhalten von gebranntem Dolomit wurde durch Schmelzversuche ermittelt, bei denen stahlwerksähnliche Schlakken mit einem Dolomittiegel reagierten. Die Auflösung des Tiegelmaterials in der Schlacke wurde dabei sowohl unter dem Aspekt des Schlackenbildners Dolomit als auch aus der Sicht MgO‐haltigen Feuerfestmaterials ausgewertet.

Es konnte verfolgt werden, wie die beiden unverbunden nebeneinander vorliegenden Hauptkomponenten des Dolomitkalks, CaO und MgO, entsprechend ihren jeweils treibenden Kräften, den Abständen zur Sättigung, unterschiedlich schnell in Lösung gehen. Trotz bevorzugter Auflösung des CaO erreicht das MgO wegen eines geringeren Abstandes zur Sättigung eher die Löslichkeitsgrenze, unterstützt durch den Effekt, daß bereits gelöstes CaO die MgO‐Sättigungsgehalte erniedrigt, während umgekehrt MgO die CaO‐Löslichkeit zunächst durch Zurückdrängen der Dicalciumsilikat‐Ausscheidung („C2S‐Nase”) deutlich, dann an der eigentlichen Kalksättigung noch leicht erhöht. Die Auflösung kommt durch eine rasche Sättigung an MgO zwar nicht völlig zum Stillstand, wird aber stark verlangsamt, so daß die metallurgisch wichtige Kalksättigung bei alleinigem Einsatz von Dolomitkalk als Schlackenbildner nicht erreicht werden kann. Darüberhinaus wird die Schlacke infolge der Übersättigung an MgO heterogen und viskos. Die Auflösung von magnesitischem Feuerfestmaterial konnte simuliert werden, indem nur das Verhalten der MgO‐Komponente des Dolomits zu Beginn des Versuchs betrachtet wurde. Die verschleißmindernde Wirkung von MgO‐Vorgaben zur angreifenden Schlacke wurde nachgewiesen. Ferner konnten durch Annahme einer diffusionsgesteuerten Auflösung in der ersten Phase des Versuchs Stoffübergangskoeffizienten des CaO und des MgO gewonnen werden.
Einfluß unterschiedlicher Nickel‐ und Molybdängehalte auf die Hochtemperaturfestigkeits‐ und ‐Zähigkeitseigenschaften austenitischer Chrom‐Nickel‐Stähle nach Abkühlung aus der Schmelze
Authors: Schmidtmann Eugen , Gillessen Christoph
Published: December 2016

An austenitischen Chrom‐Nickel‐Stählen mit 18% Cr wurde in Heißzugversuchen nach vorangegangenem Aufschmelzen und Erstarren der Proben der Einfluß von Ni‐Gehalten zwischen 8 und 13% und von Mo‐Gehalten zwischen O und 3,4% auf die Hochtemperaturfestigkeit‐ und ‐Zähigkeit ermittelt. Als Kenngrößen für die Rißanfälligkeit beim Stranggießen und Warmumformen werden das wahre Erstarrungsintervall und die Brucheinschnürung bei 1000°C benutzt. Mitzunehmendem Ni‐ und abnehmendem Mo‐Gehalt wurde eine erhöhte Erstarrungsrißanfälligkeit festgestellt. Zur Klärung der Ursachen wurden von hohen Temperaturen abgeschreckte Proben metallographisch untersucht. Bei Cräq/Niäq = 1,45 erfolgt der Übergang von primär ferritischer zur primär austenitischer Erstarrung. Für die Erstarrungsrißanfälligkeit ist weniger die Art der Primärerstarrung sondern die während der Erstarrung gebildete Menge an δ‐Ferrit von Bedeutung.
Versuchsmethodik für Laboruntersuchungen zum Zusammenhang zwischen Herstellungsbedingungen, Gefüge und Werkstoffeigenschaften
Authors: Kleine Ralf , Edgar Hagedorn Karl , Kaspar Radko , Pawelski Oskar
Published: December 2016

Wegen ihrer großen Bedeutung unter den heutigen Herstellungsverfahren wurden thermomechanische Behandlungen durch Warmflachstauchversuche mit dem Warmumformsimulator (Wumsi) des Max‐Planck‐Instituts für Eisenforschung durchgeführt. Die gegenüber anderen Simulationsverfahren vergleichsweise großen Wumsi‐Proben erlaubten erstmalig mit aus ihnen entnommenen 1/2 CT‐Proben auch die Durchführung von Bruchmechanikversuchen an im Labor thermomechanisch behandeltem Stahl. Hierbei wurden die Meßwerte mit einem Laborrechnersystem für die spätere Auswertung gespeichert. Die beschriebene Versuchsmethodik wird exemplarisch mit Versuchsergebnissen an dem Vergütungsstahl 50 CrMo 4 illustriert. Neben einer thermomechanischen Behandlung mit vier simulierten Walzstichen wurde eine konventionelle Vergleichsvariante erzeugt; die Proben wurden bei verschiedenen Temperaturen angelassen. Sowohl bei den Ergebnissen der Zug‐ und Kerbschlagbiegeversuche, als auch bei den bruchmechanischen Kennwerten Rißzähigkeit KIc und JR‐Rißwiderstandskurven zeigte sich die Verbesserung der Werkstoffeigenschaften durch die thermomechanische Behandlung gegenüber denen nach der konventionellen Behandlung.
A study of the mechanism of stress‐corrosion crack propagation in AISI 4340 steel in aqueous 3.5 wt.% NaCl solution
Authors: Kang In‐Won , Choi Jong‐Kyo , Pyun Su‐Il
Published: December 2016

Stress‐corrosion (SC) crack propagation in AISI 4340 steel has been studied with 2 mm thick single edge‐notched (SEN) specimens under constant load conditions as a function of applied potential and tempering conditions in an aqueous 3.5 wt.% NaCI solution at 30°C. The SC crack lengths were estimated by using the electrical potential method. As the amount of cathodic polarization increased, the SC crack propagation rate increased. Anodic polarization yielded opposite results. These polarization effects on the SC crack propagation are discussed in terms of absorbed hydrogen resulting from a cathodic reaction on the specimen surface. SC cracks propagated by intergranular fracture through most of the inner region, but shear lips were formed at the near subsurface, irrespective of applied potential and tempering temperature. This is explained in terms of the stress state dependency of hydrogen behaviour. Above experimental evidence well supports the theory that SC crack propagation is controlled by the hydrogen embrittlement (HE) process. The SC crack propagation rate decreased in the sequence of 300, 200, and 400°C‐tempered specimens. This is discussed as being related to the microstructural and yield stress effects.
Morphological changes during reduction of magnetite compacts
Authors: Kumar Dube Ravindra , Deo Brahma
Published: December 2016

Magnetite superconcentrate compacts were reduced to wustite and iron at various temperatures (1173‐1423 K) and the morphological changes occurring at various stages of reduction were observed under the scanning electron microscope. It has been demonstrated that considerable pitting and fragmentation occur during solid state reduction of Fe3O4 to FeO by solid iron. During the reduction of FeO the iron nuclei formed have a tetrahedral shape. At low reduction temperatures (1173 K) the large number of iron nuclei formed on wustite sinter together forming a dense iron layer. At high temperatures sustained growth of nuclei in the vertical direction leads to a sinuous porosity. Genesis of porosity creation has also been explained in terms of formation of holes, slits, cracks and fragmentation in magnetite and wustite and growth and sintering of iron nuclei.
Investigation of the kinetics of breakup of gas bubbles in liquid metals with digital simulation method
Authors: Turkan Saffet , Lange Klaus W.
Published: December 2016

The method of digital system simulation can be effectively used to quantify the complex multiphase interactions within a gas injection process. Process simulation results yield a better understanding and a better aimed engineering of gas dispersion techniques in metallurgical processes. In this paper the breakup phenomenon of gas bubbles in stagnant liquids is simulated and the dependencies between breakup of bubbles and various parameters of a gas dispersion process such as operative parameters, system parameters and mass transfer rates are investigated.

The bubble diameter after breakup is almost independent of the nozzle diameter and gas flow rate. The frequency of bubble breakup and critical bubble size depend on the rate of mass transfer into the bubble. An almost constant rising velocity is achieved only in those cases investigated where mass transfer and bubble breakup are considered. In all other cases no stationary rising velocity is obtained. The interplay between bubble size, rising velocity and the inertia of the surrounding liquid and the influence of mass transfer and breakup are investigated.

Simulation results reveal that the behaviour of an ascending bubble is strongly influenced by the mass transfer rate, i. e. by the composition of the melt. Verification of the simulation results with empirical equations from literature shows a very good agreement in all dispersion systems investigated.
Nitrogen solubilities in CaO—CaF2 melts
Authors: Martinez Eloy , Sano Nobuo
Published: December 2016

Nitrogen solubilities in the CaO—CaF2 system were determined under controlled oxygen partial pressures as well as at carbon saturation. Nitrogen contents (as N3−) were shown to strongly depend on oxygen partial pressure from 10−11 to 10−13 atm. At carbon saturation both nitride and cyanide contents are also dependent on oxygen partial pressure, i.e. CO partial pressure. The dependence of nitride and cyanide contents on nitrogen partial pressure was found to be compatible with the theory and is described by the equations proposed in this paper. The results are also discussed in terms of nitride and cyanide capacities for a better understanding of the dissolution of nitrogen in slags of different composition. The temperature dependence of nitride content showed an increase in nitride content with increasing temperature.
Changes in the austenite grain structure of microalloyed plate steels due to multiple hot deformation
Authors: Kaspar Radko , Distl Josef Siegfried , Braag Klaus , Klaar Hans‐Joachim , Zeislmair Ulrike
Published: December 2016

Simulating processes during roughing passes with the plane strain compression test, the influence of soaking temperature, initial grain size, deformation temperature and strain on the grain size of austenite after static recrystallization in the course of multiple deformation schedules is investigated for three microalloyed steels. The temperature region of a completely recrystallizing austenite was found to depend on the soaking temperature as a result of the change in the initial solute concentration. Temperature and strain of the last deformation/recrystallization steps in a roughing schedule control the intermediate austenite structure before the finishing passes without any significant effect of the initial grain size.
Vollständige Beschreibung der Spannungs‐Dehnungs‐Kurven mit Hooke‐Gerade, Fließhorizontale und Verfestigungsklothoide
Authors: Peiter Arnold , Maffert Klaus , Stark Hans‐Jürgen
Published: December 2016

Es werden die experimentellen und numerischen Ergebnisse dargelegt, um die gesamte Spannungs‐Dehnungs‐Kurve des Zugversuches mit sechs Kennwerten zu beschreiben. Dies sind: Elastizitätsmodul, Streckgrenze, Fließdehnung, Zugfestigkeit, Gleichmaßdehnung und Verfestigungsmodul. Dadurch werden auch im überelastischen Bereich numerische Beziehungen möglich zwischen: Verformungen und Spannungen, Dehngrenzen, Tangenten‐Modulen und Arbeitsvermögen. Die Beziehungen erweitern die Ermittlung von Last‐ und Eigenspannungen, und die Berechnungen beim plastischen Umformen, beim Traglastverfahren und beim Messen von Kerbspannungen.
Alloy/oxide equilibria in Fe—V—O and Fe—Nb—O systems
Authors: Kumar B. Venkatanna , Jacob K. Thomas
Published: December 2016

An experimental characterization of three‐phase equilibria in Fe—V—O and Fe—Nb—O systems at 1 823, 1 873, and 1 923 K has been carried out using a solid state cell and by analysis of quenched samples. The oxygen potentials corresponding to these three‐phase equilibria were monitored by a solid state cell incorporating Y2O3 doped ThO2 with Cr + Cr2O3 as reference electrode. Similar measurements were carried out for Fe—Nb—O alloys in equilibrium with a mixture of FeNb2O6 and NbO2. These measurements permit evaluation of interaction parameters (evo= ‐6590/T+2.892 and eNbo = ‐4066/T+1.502) and activity coefficients of vanadium and niobium in dilute solution (In yov = ‐35320/T+12.68 and In yoNb = ‐ 12386/T+ 4.34) in liquid iron. The results obtained in this study resolve a number of discrepancies in thermodynamic data reported in the literature, especially regarding the activity coefficients of V and Nb and the stability ranges for V2O3 and VO1+x.
On the relation between optical basicity and phosphorus capacity of complex slags
Authors: Bergman Åke , Gustafsson Anders
Published: December 2016

In this work, the coexistence of monomer and dimer phosphate ions is considered and their relative proportions, as related to the slag phosphorus content, is used to accurately calculate the slag capacity of phosphorus as monomer and dimer phosphate ions respectively. The slag capacity of phosphorus as monomer phosphate ions is discussed to clarify the applicability of different scales of optical basicity.

It is found that the theoretical optical basicity is an excellent measure of slag phosphorus capacity for a wide range of slags and seems not to be restricted to certain components or compositional limits. As a result, excellent relationship is displayed between phosphorus capacity, temperature and theoretical optical basicity.

The influence of slag composition on equilibrium oxygen distribution is also considered and it is found that the oxygen concentration in liquid iron can be closely related to temperature and theoretical optical basicity.
Breitung beim Warmwalzen auf geneigter Bahn
Authors: Pawelski Oskar , Rasp Wolfgang , Klasen Frithjof
Published: December 2016

Zur Erweiterung der Grundlagen des Warmwalzens wurde das Walzen auf geneigter Bahn experimentell und theoretisch analysiert. Den Schwerpunkt der Arbeit stellt eine Untersuchung des Breitungsverhaltens dar. Basierend auf den Versuchsdaten wird eine Breitungsformel angegeben, die für Walzbahnneigungswinkel bis 60° anwendbar ist und als Sonderfall auch das Flachwalzen beinhaltet. Ausgehend vom Satz der „Oberen Schranke“ wurde ein Rechenmodell entwickelt, das die Berechnung der Breitung für beliebige Walzbahnneigungswinkel kleiner als 60° ermöglicht. Während die Anwendung der Breitungsformel aufgrund ihrer einfachen Handhabung eher für den praktischen Einsatz im Walzbetrieb sinnvoll erscheint, ist die mit wesentlich größerem Rechenaufwand verbundene Modellrechnung in rechnergestützten Systemen zur Stichplanoptimierung einsetzbar oder als Ansatz für die Entwicklung weiterer mathematischer Modelle zu werten.
The effect of carbides on fracture toughness of steels of ferritic matrix
Authors: Pacyna Jerzy , Witek Lesław
Published: December 2016

The authors evaluated the effect of the volume fraction and the dispersion rate of cementite on fracture toughness of ferrite. The investigations were performed at ‐196°C on five types of carbon steels containing 0.028–1.22% of C in which cementite was coagulated at 700°C for 1–8 h from the quenched state. It was determined that the fracture toughness of steel increases very strongly up to the content of carbides of about 7% by volume. At the same time, hardness and strength of these steels grow. First of all, this is the result of size reduction of ferrite grains by fine carbides. These carbides, distributed almost exclusively on grain boundaries, can only participate in the transmission of the crack to the neighbouring grain.

At larger contents of carbides, their dispersion rate decreases while their number in the grain volume grows. Fine carbides from inside of the grains set the path of easy cracking on the boundaries with the ferritic matrix while the coarse carbides crack in front of the fracture. As a result, the steel fracture toughness decreases. The fracture development by means of carbides is less harmful than on the carbide/matrix boundaries.
Approximation of stress‐strain curves by a two‐parameter equation
Authors: Reiff Karl , Herdt Klaus Dieter
Published: December 2016

An approximation of the stress‐strain curve of carbon steels has been made using a two‐parameter, physically interpretable equation. The two parameters K1 and K2 can be correlated to variable hardening mechanisms.
Dynamic variations of lance distance in impinging jet steelmaking practice
Authors: Koria Satish C.
Published: December 2016

The behaviour of a free gas jet is used to study the dynamic variations of lance distance to supply oxygen in impinging jet steelmaking practice. It is shown that the dimensionless momentum flow rate within the jet describes satisfactorily the plant data on variation of lance distance to supply oxygen. Correlations are proposed to determine the lance distance to supply oxygen and its variation during the blow.
Untersuchungen über die Auswirkungen unterschiedlicher Verfahrensweisen wie Pulvereinblasen und Pulveraufgabe bei der Entphosphorungsbehandlung von Roheisen mit carbonathaltigen Pulvergemischen
Authors: Klodt Jürgen , Lange (†) Klaus W.
Published: December 2016

In Laboruntersuchungen am MF‐Induktionsofen wurden Roheisenschmelzen durch kombinierte Verfahrensweisen aus Aufgabe und/oder Einblasen von carbonathaltigen Pulvermischungen, insbesondere Soda, entphosphort. In der vorliegenden Arbeit wird über die Auswirkungen unterschiedlicher Verhältnisse von eingeblasenem zu aufgegebenem Pulver unter gleichbleibenden Rührbedingungen auf die Entfernung von Phosphor, Silicium, Schwefel und Kohlenstoff aus der Schmelze berichtet. Folgende Ergebnisse werden erhalten: Steigende Anteile von eingeblasenem Pulver an der Pulvergesamtmasse fördern die Entsilicierung, Entschwefelung und Entkohlung, jedoch nicht die Entphosphorung. Während der an die Einblasperiode anschließenden Spülperiode laufen bei hohen Anteilen an eingeblasenem Pulver Entsilicierung und Entschwefelung noch weiterhin ab, gleichzeitig tritt eine Rückphosphorung auf. Die Rückphosphorung wird im Fall der vollständigen Pulveraufgabe auf das Bad nicht gefunden. Niedrige Phosphorgehalte im Roheisen werden bei gleichbleibend hohen Kohlenstoffgehalten durch die Pulveraufgabe erreicht. Die Entkohlung beim Pulvereinblasen wird durch CaCO3‐ und Fe2O3‐Anteile der Pulvermischungen stärker begünstigt als durch den Na2CO3‐Anteil.
Effects of morphology on the tensile and fatigue behaviour of a dual‐phase steel
Authors: Sun Zhengming , Wang Zhongguang , Ai Suhua
Published: December 2016

Duplex ferrite/martensite microstructures with the same fibrous, network and blocky martensite content (23%) were developed by careful heat treatments. The monotonic and cyclic properties were investigated. The stress‐life behaviour (S–N curves) was also determined. The results demonstrated that, of the three microstructures the fine fibrous structure produced by intermediate quenching is the best in terms of strength and ductility while the network structure developed by intercritical annealing exhibits the worst properties. However, the network structure shows the highest potentiality of cyclic hardening and the fine fibrous the lowest. The network structure has the lowest fatigue limit. The blocky structure, the monotonic behaviour of which is in between, shows the best fatigue life. The fine fibrous structure has a high cycle fatigue life equivalent to that of blocky structure but exhibits the lowest fatigue resistance in the short life range.
The influence of temperature and strain rate on the stress‐strain behaviour of “in‐situ solidified” steel during tensile test
Authors: Liu Guo Xun , Dahl Winfried
Published: December 2016

The stress‐strain behaviour of a low‐carbon low‐alloyed steel after solidification in‐situ was studied at four temperatures (1000°C, 1150°C, 1300°C and 1400°C) and at four deformation rates (6 mm s−1, 0,6 mm s−1, 0,06 mm s−1 and 0,006 mm s−1) by tensile tests. The resulting microstructures after solidification and deformation were examined by scanning electron microscope and optical microscope. The results showed that the crystals developed after solidification in the melted part of the tensile specimen are cellular dendritic, similar to the crystallization mode of steel in continuous casting. It was also shown that slip in the dendritic crystals is the main mode of deformation mechanism in the tensile tests within the temperature range mentioned above, but at higher levels within this temperature range (i.e. 1400°C) and at a low deformation rate (i.e. 0,006 mm s−1) grain boundary migration takes part in the deformation process. The data from the tensile test were analysed.
Einfluß von Restaustenit auf die Korngröße des Austenits nach der Reaustenitisierung von Stählen für schwere Schmiedestücke
Authors: Peters Heinz‐Jürgen , Tacke Gerhard , Hougardy Hans‐Paul
Published: December 2016

Die Korngröße des Austenits nach der Reaustenitisierung von Stählen für schwere Schmiedestücke wurde in Abhängigkeit von der Art des Ausgangsgefüges, den Wiedererwärmungsbedingungen und den chemischen Zusammensetzungen untersucht. Besonders wurde der Einfluß von Restaustenit im Ausgangsgefüge auf die Korngröße des Austenits nach erneuter Austenitisierung betrachtet. Nach den Ergebnissen bleibt das Austenitkorn bei der Reaustenitisierung von Gefügen der Martensitstufe und der unteren Bainitstufe grob, wenn bei der Wiedererwärmung werkstoffabhängige Grenzerwärmungsgeschwindigkeiten unterschritten werden. Maßgeblich für eine mit zunehmender Erwärmungsgeschwindigkeit – in Abhängigkeit auch von den örtlichen chemischen Zusammensetzungen – mögliche Austenitkornverfeinerung ist das zeitabhängige Wachsen von Restaustenitfilmen zwischen den Kristalliten des Ausgangsgefüges in Konkurrenz zu den Anlaufzeiten für Keimbildung und ‐wachstum an den Grenzflächen Carbid/Ferrit.

Ist wenig oder kein Restaustenit vorhanden, wie in einigen Gefügen der Bainit‐ bzw. der Perlitstufe, so entsteht der Austenit unabhängig von den Wiedererwärmungsbedingungen durch Neubildung und Wachsen von Austenitkeimen an den Grenzflächen Ferrit/Carbid. Unter den gegebenen Versuchsbedingungen entstand dabei immer ein feines Austenitkorn.
The kinetics of reduction of iron oxide from molten slag
Authors: Kim Won Mok , Gränzdörffer Gerd , Fine H. Alan
Published: December 2016

This investigation primarily consists of measurement of the rate of reduction of FeO from sulfur‐free slag. Preliminary measurements of the effect of sulfur on the rate of reduction and the sulfide capacity of the iron‐rich slags have also been made. The results show that with increasing SiO2 contents the rate of reduction is decreased. The influence of sulfur could not definitely be clarified.
Laboratory studies on smelting reduction – a contribution to reaction mechanisms in the production of liquid iron from iron oxide melts
Authors: Koch Klaus , Härter Uwe , Bruckhaus Ralf
Published: December 2016

Iron oxide slags are subjected to reduction at 1550 °C with the use of various reducing agents. The experiments with carbon monoxide are subdivided into series of top‐blowing, injection or bottom‐blowing experiments. Moreover, solid carbon is employed for further experiments. As a result of the necessary addition of Al2O3 – because of the corrosivity of FeOn towards the crucible material during experiments – reaction‐inhibiting barrier layers precipitate in the form of spinels during reduction. Foams containing COn exert the same effect.

From the experimental results, it can be concluded that the reduction of liquid oxides by carbon monoxide or by solid carbon does not consistently obey any law of reaction during the entire process sequence. The essential, decisive parameter for the carbon monoxide blowing experiments is the blowing rate. The experiments performed with the use of solid carbon exhibit the highest reduction rates, on the whole.

For the purpose of elucidating the reaction mechanisms, only the experiments conducted by blowing carbon monoxide onto the melt yield clearcut results. After a possible initial steep rise, a reaction of first order is then established, as a first approximation. The further course of the experiment is characterized by covering of the blowing trough. Mass transfer can then proceed only through the spinel layer near the surface, or through the channels between the spinels.
Research needs; slag properties and chemistry
Authors: Gaskell David R.
Published: December 2016

The fraction of new steel being produced from scrap increases. Tramp elements coming in by scrap have to be removed from steel melts. The composition of iron melts as a product of smelting reduction processes demands further desulphurization. The removal of sulphur, as well as silicon and phosphorus, from iron melts by treatment with soda ash is considered. Studies on the phenomenon of slag foaming have been conducted to determine the relative importances of the influencing factors. Investigations on the chemical and thermophysical properties of mold fluxes have to be intensified.