bluuebunny/crossref_metadata_2025_split huggingface dataset:
Gasabschrecken mit Luft
Authors: Ohland J. , Hoffmann F. , Zoch H.-W. 
Published: December 2013

Kurzfassung
Die gemeinhin bekannten ökologischen Vorteile und Einsparpotenziale im Fertigungsprozess durch das Gasabschrecken führten zu einer raschen Weiterentwicklung dieser Technik. Als Nachteil werden häufig die Kosten der Abschreckmedien gesehen. Gasrecycling kann diese Kosten deutlich reduzieren. Diese Systeme sind aber ebenfalls teuer und benötigen Wartungsaufwand. Zusätzlich kann die Gasrückgewinnung die Prozessdauer verlängern. Wenn möglich, wird bei industriellen Anwendungen aufgrund der relativ günstigen Kosten und seiner chemischen Inaktivität Stickstoff verwendet. Der Einsatz von Luft statt Stickstoff als Abschreckgas würde die Verbrauchskosten bei ungefähr gleicher Abschreckleistung weiter deutlich senken, da weder Gasrückgewinnungssystem noch Lagerungseinrichtungen notwendig sind. Jedoch ist Luft nicht chemisch inaktiv. Der enthaltende Sauerstoff führt zur Oxidation an der Bauteiloberfläche und damit möglicherweise zur Schädigung der Randschicht der Werkstücke bei der Abschreckung. Um ein größeres Anwendungsfeld für die Luftabschreckung zu erschließen, fehlen verallgemeinerbare Aussagen. Im folgenden Artikel werden Möglichkeiten zum Einsatz von Luft als Abschreckgas vorgestellt.
Messfehler und „Anomalien“ bei der Prozessführung von Atmosphärenöfen
Authors: Winter K.-M. 
Published: December 2013

Kurzfassung
Trotz vieler unterschiedlicher Methoden in der Wärmebehand-lung von Stählen wird nach wie vor die Mehrzahl der Bauteile in Atmosphärenöfen behandelt. Anwender bevorzugen diese altbekannte Technologie wegen des einfachen Designs und der vergleichsweise geringen Kosten. Dennoch mag man überrascht sein zu erfahren, dass die Behandlungsergebnisse oft nicht so perfekt sind wie die einfache Mess- und Regeltechnik erwarten ließe. Für die Erfassung und Regelung der Gaszusammensetzung sind heute Sensoren und Messgeräte im Gebrauch, die schon seit Jahren bekannt sind; alle sind jedoch mit Eigenschaften behaftet, die zu falschen Interpretationen ihrer Messwerte führen können. Dieses vermeintliche Fehlverhalten macht es geradezu unabdingbar, etwas mehr darüber zu erfahren, wie man zu genaueren Ergebnissen kommen kann. Dieser Artikel soll dem Anwender von Atmosphärenöfen eine Hilfestellung in der Beurteilung der Messwerte unterschiedlicher Sensortypen und Messgeräte geben. Nach einer Vorstellung der gebräuchlichen Messmittel und -methoden wird die Wirkungsrichtung der systembedingten Fehler in einigen Prozessvarianten aufgezeigt.
Numerical simulation of residual stresses at the grain and sub-grain length scale using atomistic modeling∗
Authors: Rentsch R. , Brinksmeier E. 
Published: December 2013

Abstract
For modeling the deformation and the heat treatment related change of micro structural material properties, a crystal structure with several grains is analyzed using the molecular dynamics simulation. The generated atom arrangement has been equilibrated, sheared and tempered, and the resulting microstructures and stresses as well as their changes are presented. The shearing of the multiple grain model into the region of plastic deformation caused a significant change in its microstructure and introduced additional stress. On applying the heat treatment simulation, it was possible to show thermally induced relaxation processes in a microstructure using molecular dynamics.
Substitution of quenching oils with high risk of fire by water-based quenchants – without flames and fumes∗
Authors: Beitz T. 
Published: December 2013

Abstract
The practice of using large open tanks filled with oil for heat treatment can be consigned to history thanks to the development of new technology. Today FEROQUENCH, a water-based quenchant, is widely used to replace open oil quench tanks and this trend is accelerating.
Comprehensive practical experience is now available to prove that a water-based polymer quenchant with oil-like quenching properties is capable of providing excellent performance over many years of service. In many cases the conversion of an oil-quenching system is straightforward, although quenchants with a high waterconcentration always require good agitation due to the lower boiling temperature of these fluids compared with oil.
The quenching properties of water-based polymer quenchants are much more influenced by the bath-temperature than those of oils. Therefore the temperature has to be controlled to reach constant and homogenous cooling properties.
The paper details properties of water-based quenchants together with application parameters and examples of working systems.
Residual stress and heat treatment – process design for bending fatigue strength improvement of carburized aerospace gears∗
Authors: Ferguson B. L. , Freborg A. M. , Li Zhichao 
Published: December 2013

Abstract
It is well established that carburization of low alloy steels promotes compressive residual surface stress upon quenching, and that compressive surface stresses enhance fatigue life. In an effort to build on these established facts, a project is in-progress to improve helicopter gear fatigue life the application of intensive quenching to achieve deeper compressive surface stress. Under US Army Sponsorship, DCT has demonstrated the feasibility of improving the bending fatigue life of Pyrowear 53 steel gears by achieving deeper compressive residual stress in carburized and quench hardened parts. Computer simulations of the conventional heat treatment practice and an intensive quenching process were conducted to analyze these heat treating processes in terms of metallurgical response and residual stress development. The timing and location of phase transformations during the quenching process was found to be critical to achieving the optimum residual stress state for service life. Beginning with simple notched bar coupons and progressing to full test gears, the physical bending fatigue results for these heat treated components are discussed in relation to the combined heat treatment residual and gear loading stresses from the computer simulations.
Kontinuierliche Zeit-Temperatur-Ausscheidungs-Diagramme der Aluminiumlegierungen EN AW-7020 und EN AW-7050∗
Authors: von Bargen R. , Keßler O. , Zoch H.-W. 
Published: December 2013

Kurzfassung
Ausscheidungshärten ist einer der wichtigsten Prozesse, um die Festigkeit von Aluminiumlegierungen zu steigern. Es besteht aus den Schritten Lösungsglühen, Abschrecken und Auslagern. Für die Bestimmung der optimalen Abschreckparameter sowie für Wärmebehandlungssimulationen ist es wichtig, das temperatur- und zeitabhängige Ausscheidungsverhalten bei kontinuierlicher Abkühlung zu kennen. Bisher existieren aber nahezu keine kontinuierlichen Zeit-Temperatur-Ausscheidungs-Diagramme für Aluminiumlegierungen. Die stattdessen verwendeten isothermischen Zeit-Temperatur-Ausscheidungs-Diagramme oder vorgegebene mittlere Abschreckraten erlauben zwar eine Abschätzung der Abschreckprozesse, aber sie liefern keine zufriedenstellenden Ergebnisse für Härtereien oder Wärmebehandlungssimulationen.
Die thermische Analyse, insbesondere die Differential Power Scanning Calorimetry (DPSC), stellt einen vielversprechenden Ansatz zur Messung von kontinuierlichen Zeit-Temperatur-Ausscheidungs-Diagrammen dar, falls das DPSC-Gerät die erforderlichen Abschreckgeschwindigkeiten erreichen kann. Für die Aluminiumlegierungen EN AW-7020 (EN AW-AlZn4,5Mg1) und EN AW-7050 (EN AW-AlZn6CuMgZr) konnten kontinuierliche Zeit-Temperatur-Ausscheidungs-Diagramme aufgestellt werden. Bei EN AW-7020 konnte eine kritische Abkühlgeschwindigkeit von 155 K/min ermittelt werden, oberhalb welcher keine Ausscheidungen beim Abkühlen mehr gebildet werden. Des Weiteren wurden zur Charakterisierung Härteprüfungen, metallographische Analysen mittels Licht- und Transmissionselektronenmikroskop und Wiedererwärmversuche in der DPSC durchgeführt. Hierbei konnte eine gute Übereinstimmung der Ergebnisse mit den kontinuierlichen Zeit-Temperatur-Ausscheidungs-Diagrammen festgestellt werden.
Investigation of distortion behaviour of machine components due to carburizing and quenching∗
Authors: Jurči P. , Stolař P. , Št'astný P. , Podkovičák J. , Altena H. 
Published: December 2013

Abstract
Machine components (gear wheels and pinions) made from low-carbon structural steels were gas or low pressure carburized to a standard case depth of 0.7 mm, nitrogen gas- or oil-quenched and tempered to a resulting surface hardness of 60 HRC. The dimensional (shrinkage, growth) and shape distortion (out-of-roundness, out-of-flatness, teething deviations in transversal as well as longitudinal direction), caused by these treatment methods were measured. Also the positional effect in the test batch on the distortion and core hardness was assessed, in order to establish a relationship between these parameters and to find a possibility to optimize the process in future. Finally, the distortion was correlated to the core hardness as well as the case-hardening-depths and the relationship between hardness and distortion was established.
Erweiterte Verzugsanalyse am Beispiel von Wälzlagerringen*
Authors: Surm H. , Frerichs F. , Hoffmann F. , Zoch H.-W. 
Published: December 2013

Kurzfassung
Der grundlegende Ansatz, den Verzug von Bauteilen als eine Systemeigenschaft aufzufassen, setzt sich im wissenschaftlichen, aber auch im industriellen Kontext immer mehr durch. Der im Jahr 2001 eingerichtete Sonderforschungsbereich „Distortion Engineering – Verzugsbeherrschung in der Fertigung“ hat diesen Ansatz aufgegriffen und beschäftigt sich mit der Bestimmung signifikanter Einflussgrößen und Wechselwirkungen über die gesamte Fertigungskette von ausgewählten Bauteilen, um die wesentlichen Mechanismen der Verzugsentstehung zu identifizieren. In diesem Zusammenhang kommt der bauteilspezifischen Beschreibung des Verzuges für eine erfolgreiche Lösung der Verzugsproblematik eine wesentliche Bedeutung zu.
Im Bereich der Wälzlagertechnik ist eine entscheidende Kenngröße die Rundheitsabweichung der Laufbahnen. Zur Analyse der Verzüge ist diese Größe allerdings nur bedingt geeignet, da sie keine Informationen zur Form des Verzuges liefert. Deshalb wird in der Literatur zur Verzugsbeschreibung die Fourieranalyse eingesetzt, die es ermöglicht, die Rundheitsabweichungen in ihre jeweilige Erscheinungsform, wie z.B. Ovalität oder Dreieckigkeit, aufzuschlüsseln. Zudem ist es über diese Analyse möglich, den Verzug zusätzlich zur Angabe eines Betrages noch mit einer Richtung in den verschiedenen Erscheinungsformen zu beschreiben.
In diesem Beitrag sollen die Möglichkeiten der Fourieranalyse zur Verzugsbeschreibung am Beispiel eines Kegelrollenlageraußenringes vorgestellt werden. Neben den grundsätzlichen Aspekten der Fourieranalyse wird eine neue Darstellungsform zur Verzugsanalyse in der komplexen Zahlenebene eingeführt, die sowohl den Betrag als auch die Richtung des Verzuges veranschaulicht.
Kombinierte thermische und mechanische Festwalzbehandlungen von gehärtetem und vergütetem Stahl Ck 45*
Authors: Cherif A. , Scholtes B. 
Published: December 2013

Kurzfassung
Es werden die Auswirkungen kombinierter thermischer und mechanischer Festwalzbehandlungen am Beispiel des Werkstoffs Ck 45 in unterschiedlichen Wärmebehandlungszuständen studiert. Dabei handelt es sich um das Festwalzen bei erhöhten Temperaturen sowie um eine an die Festwalzbehandlung angeschlossene Auslagerungsbehandlung. In beiden Fällen werden im Vergleich mit konventionellen Festwalzbehandlungen Steigerungen der Schwingfestigkeit beobachtet. Ein besonderes Augenmerk wird auf die erzeugten randnahen Eigenspannungszustände sowie Mikrostrukturen und ihre Stabilität bei Ermüdungsbeanspruchung gelegt. Die versagensrelevanten oberflächennahen Werkstoffzustände werden durch die Tiefenverläufe von Eigenspannungen, Interferenzlinienhalbwertsbreiten und die Härte charakterisiert.
Dry bainitizing – a new process for bainitic microstructures
Authors: Heuer V. , Löser K. , Ruppel J. 
Published: December 2013

Abstract

Bainitizing is used in today's industry when high toughness of steel components is required in combination with high hardness values. Compared to martensite, the main advantages of bainite are the higher toughness and the high level of compressive stresses on the surface of the components. Additionally, the distortion values after bainitizing are lower in most cases since smaller thermal and phase transformation stresses are generated. Currently applied technology uses a salt bath as quenching medium. The components are held at a temperature between 500 °C and the martensite start temperature. This technology is however often problematic since the salt can be environmentally hazardous, parts need to be washed after quenching and an integration into the production line is often very difficult. Therefore a Dry Bainitizing process (DryBainTM) was developed. By using this new quenching process, the parts are not quenched in a liquid media but by using a high pressure gas stream. To avoid the formation of perlite the components are quenched rapidly. This is ensured by a high heat transfer coefficient, which is achieved by applying high gas velocities and high gas pressures. Furthermore it must be ensured that no section of the components falls below bainitizing temperature so that no martensite formation takes place. To achieve this, the quench cell is pre-heated before quenching and the temperature of the gas stream is kept at bainitizing temperature during the whole quenching process. The industrial furnace equpiment for the DryBainTM process is presented in this paper and an example of practical application is given.
Partial laser and gas nitriding of titanium components
Authors: Schütz A. , Müller D. , Reichert P. , Glatzel U. 
Published: December 2013

Abstract

Gas nitriding and laser gas nitriding processes were studied to produce thick and well adhering nitride layers on titanium alloys. A multitude of process parameters have been varied for the nitriding of Ti-6Al-4V substrates. The nitride layers were investigated with optical and electron microscopy, micro hardness testing and glow discharge optical emission spectroscopy. Gas nitriding resulted in strongly adherent nitride layers of up to 5 µm in thickness. Laser gas nitriding with high laser output resulted in very thick (> 500 µm) nitride layers with excellent surface adhesion. A partial melting of the surface during the process altered the surface contour; hence, a reshaping of the component may be necessary. A melting of the substrate surface was avoided through laser gas nitriding with low laser output and additional cooling. However, the up to 100 µm thick nitride layers showed cracks at the interfaces to the substrate.
Wear of diffusion hardened Ti-6Al-4V sliding against alumina
Authors: Stratton P. F. , Graf M. 
Published: December 2013

Abstract

A previous study to test the wear of diffusion hardened titanium Ti-6Al-4V sliding against tool steel, particularly under highly loaded lubricated conditions, was inconclusive: firstly because of pick up and secondly because the tool steel disk tended to wear more than the titanium pin. The treatment that performed best in these tests – carbon monoxide diffusion – was selected for further testing using an alumina disk. It was found that the wear rate of titanium treated by carbon monoxide diffusion against alumina depends on the morphology of the ceramic surface layer. A more porous layer wore less in lubricated conditions, but more in dry conditions. Treated titanium wore about an order of magnitude less than carburised steel in dry conditions but about the same in lubricated conditions.
Metal dusting of high temperature Cr-Ni steels and Ni-base alloys
Authors: Mehner A. , Hoja T. , Hoffmann F. , Zoch H.-W. , Kleingries M. , Ackermann H. , Köhne H. , Lucka K. 
Published: December 2013

Abstract

Metal dusting (MD) is a special kind of high temperature corrosion leading to a disintegration of steels and Ni-base alloys into a dust of metal particles, oxides, carbides and carbon under formation of pits or in form of a general overall attack of the surface. It occurs at temperatures from 450 °C to 800 °C in carburizing atmospheres or, more commonly, in carburizing and selectively oxidizing atmospheres. MD is a widespread problem in the industry, particular in all kinds of furnaces and reforming units. Nowadays, the life time of some components in case hardening furnaces is limited to approx. 1.5 years due to MD attack. For economic reasons life times above 3 years are aspired. Only a few scientific publications focused on a quantitative characterization of the MD resistivity of typical high temperature steels and Ni-base alloys used for case hardening furnaces. Thus, the manufacturers of case hardening furnaces had to rely on the data sheets of the suppliers of the steel and Ni-alloys. Therefore, a MD test facility was developed and constructed which allows simulating the typical conditions in case hardening furnaces in order to quantify the MD behavior of several high temperature steels and Ni-base alloys. The MD results of these alloys were compared with industrial damage events. Additionally, the MD mechanisms of steels and Ni-base alloys were examined by microprobe analysis.
Verzugsarme Wärmebehandlung niedriglegierter Werkzeugstähle
Authors: Zoch H.-W. , Lübben Th. 
Published: December 2013

Kurzfassung

Die Beherrschung des Verzugsverhaltens bei der Fertigung metallischer Bauteile stellt eine lang währende Herausforderung dar, der sich zahlreiche Forscher gestellt haben. Erzielte Erfolge beschränkten sich jedoch stets auf Teilbereiche des Problems, eine geschlossene Lösung war aufgrund der Komplexität bisher verwehrt. Der im Jahr 2001 begonnene DFG-Sonderforschungsbereich „Distortion Engineering“ widmet sich in einem neuen, ganzheitlichen Ansatz dieser Aufgabenstellung am Beispiel weniger Modellbauteile, die eingehend und mechanismenorientiert über die gesamte Fertigungskette untersucht werden.
Für das Modellbauteil “Ring” aus 100Cr6 werden Teilaspekte der Verzugsbetrachtung, hier für die Einflussgrößen Geometrie, e Erwärmen zum Austenitisieren und Abschrecken, näher beleuchtet.
The bending fatigue strength of gears in isotropic 20NiMo10 steel in as-machined, single-peened and double-peened condition
Authors: Temmel C. , Karlsson B. 
Published: December 2013

Abstract
The bending fatigue strength of case-hardened pulsator test gear wheels has been investigated for wheels in fatigue isotropic 20NiMo10 (Ovako 158Q) steel. The pulsator gears where either in un-peened (but shot-cleaned), single shotpeened or double shot-peened condition. Single shot peening increased the bending fatigue strength of the gears by some 11 per cent as compared with the un-peened. Double shotpeening was not successful and did not result in any further increase of bending fatigue strength. That was explained with wrongly chosen parameters of the second shot peening moment and therewith over-peening of the component. That second moment was a trial and had never been tested before. 20NiMo10 can be used on current production lines and can be case-hardened in current production furnaces. If availability of the steel is guaranteed, 20NiMo10 has the potential to replace current production material.
Schnelle Modelle zur Simulation der Gefügeevolution beim Ringwalzen*
Authors: von Hehl A. , Hirt G. 
Published: December 2013

Kurzfassung

Das thermomechanische Behandlungsverfahren (TMB), welches durch den Verzicht auf eine separate Wärmebehandlung hohe Potenziale zur Einsparung von Energie- und Prozesskosten bietet, hat sich im Bereich der Ringherstellung bislang kaum etablieren können. Die Ursache für den geringen Entwicklungsstand lässt sich auf das für das Ringwalzen typische, stark instationäre und damit äußerst komplexe Prozessverhalten zurückführen. Diese Besonderheit bringt selbst moderne, auf Basis der Finite-Elemente-Methode (FEM) arbeitende Simulatoren an ihre Leistungsgrenzen. Durch die inakzeptabel langen Rechenzeiten scheidet die FEM daher zur Simulation der Gefügeevolution als Grundlage zur Entwicklung thermomechanischer Behandlungsstrategien für den Ringherstellprozess aus.
Im Rahmen des vorgestellten Forschungsvorhabens wurde deshalb ein weitestgehend analytisch und somit schnell rechnendes Simulationsmodell entwickelt. Zur globalen Simulationssteuerung wurde ein verbreiteter, kommerzieller Prozesssimulator in die Modellarchitektur eingebunden, zur Berechnung der Temperaturverteilung im Ringquerschnitt ein auf Grundlage der Finite-Differenzen-Methode (FDM) arbeitendes thermisches Teilmodell. Zusätzlich war die Entwicklung der analytisch rechnenden Teilmodelle, wie des mechanischen Modells sowie des Material- und des Gefügemodells, notwendig. Anhand eines Fallbeispiels konnte gezeigt werden, dass sich die lokale Gefügeevolution mit dem gekoppelten Gesamtmodell schnell und mit hinreichender Genauigkeit simulieren lässt. Es ließ sich außerdem veranschaulichen, wie sich mit dem Modell thermomechanische Behandlungsstrategien ableiten lassen.
Microstructural and surface residual stress development during low-temperature gaseous nitriding of Fe-3.07at.%Mo alloy
Authors: Selg H. , Bischoff E. , Schacherl R. , Schwarzer J. , Mittemeijer E. J. 
Published: December 2013

Abstract

Fe-3.07at.%Mo alloy specimens were nitrided at 480 °C in a NH3/H2 gas mixture applying a nitriding potential of 0.25 atm−1/2. Selected area electron diffraction patterns (SADPs) of the nitrided zone showed continuous streaking in <100>α-Fe directions, which indicates the presence of fine, nano-sized precipitate platelets, with a coherent interface parallel to the {100} planes of the ferrite (a) matrix. The X-ray diffractograms, recorded from the specimen surface, showed an asymmetric broadening of the ferrite-matrix reflections which was especially pronounced for the (200) reflections, which hints at a tetragonal distortion of the (microstressed) ferrite matrix surrounding the precipitates. These misfitting, nano-sized precipitates cause a relatively high hardness as well as a compressive residual macrostress parallel to the surface in the nitrided zone adjacent to the surface: 900HV0.05 and 1100MPa, respectively.
Ideally weak nitriding kinetics during gaseous nitriding of Fe-2at.%Si alloy
Authors: Meka S. , Schacherl R. , Bischoff E. , Mittemeijer E. J. 
Published: December 2013

Abstract

Fe-2.03at.%Si alloy was internally nitrided, employing NH3/H2 gas mixtures at 580 °C using a nitriding potential (rN) of 0.104 atm−1/2. The nitrided specimens were primarily characterized by light microscopy, scanning electron microscopy and hardness measurements. Surprisingly, and for the first time, an ideally weak nitriding interaction, which is usually observed, for alloying element nitrides which are difficult to precipitate, upon nitriding only thin (about 0.1–0.3 mm thick) Fe-Me alloy specimens, was observed here upon nitriding thick (1 mm) recrystallised Fe-2.03at.%Si alloy specimens. This phenomenon can be attributed to a very large incubation time and very slow kinetics for the precipitation of (amorphous) silicon nitride. Further, an unusual hardness change with increasing nitriding time and a nitrogen-uptake rate increasing with nitriding time were observed. The hardness of the nitrided specimen first increased with increasing nitriding time up to 30h and then decreased until 165h and thereafter increased again. The occurrence of the first peak in the hardness versus nitriding time profile (at about 30h) was ascribed to the development of a metastable, precursory form of silicon nitride.