bluuebunny/crossref_metadata_2025_split huggingface dataset:
Modelling and experimental study of the deformation of steel parts during heating*
Authors: Mangin L. , Dussoubs B. , Denis S. , Bellot J.-P. 
Published: December 2013

Abstract

An experimental device has been developed in order to per-form in situ temperature and bending measurements during heterogeneous heating of a tube in a laboratory furnace. It has been evident that the thermal gradients and the austenitization of the steel induces complex bending variations during heating. In addition, a model that couples radiative heat transfers in the furnace with heat transfer, phase transformations, stresses and deformations in the part has been built by coupling computer codes Fluent and Sysweld. The simulated results allow us to predict the bending evolution during heating and to highlight the respective effects of the temperature evolutions and the kinetics of phase transformations in the different regions of the tube. It is also shown that the simulated results agree rather well with the experimental results.
Transformation of expanded austenite to an amorphous ferromagnetic surface layer during laser carburization of austenitic stainless steel
Authors: Schaaf P. , Binczycka H. , Kahle M. , Cusenza S. , Höche D. , Carpene E. 
Published: December 2013

Abstract

The presented experiments that were carried out in order to advance the understanding of the transformation of expanded austenite into an amorphous ferromagnetic surface layer during laser carburization of austenitic stainless steel. Therefore laser carburized austenitic stainless steel was investigated by means of X-ray diffraction, Mössbauer spectroscopy, Rutherford backscattering and magneto-optical Kerr-effect. Five to seven sub-spectra attributed to different iron sites were resolved in the Mössbauer spectra for this iron-carbon austenite. The isomer shifts, the quadrupole splittings and in particular the subspectra fractions depend on the carbon content. The formation of an amorphous and soft ferromagnetic phase was found in the laser treated surface.
Gefügetomografie mit Ionen- und Elektronenstrahlen: ein Werkzeug zur Aufklärung komplexer Gefügebildung und lokaler Gefügedegradation∗
Authors: Mücklich F. , Engstler M. 
Published: December 2013

Kurzfassung
Neben der Analyse komplexer Geometrien können auch lokale Phänomene, bei denen eine 2-D-Analyse versagt, mit Hilfe der FIB/REM-Gefügetomografie aufgeklärt werden. Am Beispiel von silberbasierten Kontaktwerkstoffen wird der Einfluss einer elektrischen Entladung auf die Größe, Form und Verteilung der Oxidpartikel und Poren im Material gezeigt und mit der effektiven elektrischen Leitfähigkeit korreliert.
Mechanisch induziertes Härten*
Authors: Meyer D. , Dong J. , Garbrecht M. , Hoffmann F. , Brinksmeier E. , Zoch H.-W. 
Published: December 2013

Kurzfassung

Seit dem Jahr 2001 wird an der Stiftung Institut für Werkstofftechnik Bremen (IWT) ein neues endwärmebehandlungsfreies Verfahren zur Herstellung von randschichtgehärteten Stahlbauteilen erforscht. Bei diesem Verfahren wird die Randschichthärtung durch eine mechanisch induzierte martensitische Phasenumwandlung in die Fertigungslinie integriert. Neben einer deutlichen Verkürzung der Produktionsdauer wird die lokale Härtung von Funktionsflächen eines Bauteils ermöglicht. Zudem kommt es durch die Einsparung einer abschlieβenden Wärmebehandlung zu einer signifikanten Reduzierung des Energieverbrauchs und der damit verbundenen CO2-Emission.
Um eine spannungs- bzw. dehnungsinduzierte martensitische Phasenumwandlung aufgrund von rein mechanischen Effekten zu ermöglichen, wird zunächst ein bei Raumtemperatur metastabiles austenitisches Gefüge hergestellt. Dieser Werkstoffzustand soll so stabil sein, dass eine spanende Bearbeitung keine ausgedehnte martensitische Phasenumwand-lung auslöst und das Werkstück somit noch “weich” bearbeitet werden kann. In einem anschlieβenden mechanischen Verfahren, wie z. B. einem Festwalzprozess, soll die auf die Werkstückoberfläche ausgeübte Pressung so weit gesteigert werden, dass die zur martensitischen Umwandlung des Austenits benötigte Spannung in der Bauteilrandzone erreicht wird.
Micro cold forming tools from hypereutectoid 8%Cr-steels by spray forming and selective laser melting
Authors: Schulz A. , Cui C. , Zoch H.-W. , Doll R. , Partes K. , Vollertsen F. 
Published: December 2013

Abstract

In cold forming several options exist to meet the requirements of producing specific products, e. g. tool shape and lubrication. In the field of micro cold working such measures are not available. When geometrical tool dimensions become smaller the microstructure of the tool materials can interfere with tool making and the forming process, respectively. Aim of this work was to produce hypereutectoid Cr-steels by spray forming and selective laser melting to provide adapted tool materials. Spray forming is regarded as a fast primary forming process with subsequent hot working steps. Selective laser melting is a rapid tooling process for producing near net shape products from powder. Both techniques are known to deliver fine and homogeneous microstructure due to rapid solidification. Powder from spray forming overspray was used as feedstock for selective laser melting. Results are shown from alloy variations in vanadium, niobium and carbon of the steel X110CrMoV8-2 and their effect on microstructure, mechanical properties and friction coefficient of the materials using the strip-pulling test after hardening and tempering. The generated materials with hardness up to 63 HRC are micro-machinable to micro swaging tools with working diameter of less than 1 mm.
Computer assisted development of high alloyed steels for hydrogen applications
Authors: Weber S. , Martin M. , Theisen W. 
Published: December 2013

Abstract

Hydrogen is supposed to play an important role for future energy storage and automotive applications. Almost all metallic materials exhibit a degradation of mechanical properties in the presence of gaseous and/or dissolved hydrogen, an effect known as hydrogen induced embrittlement. For hydrogen storage in automotive applications specific problems do not arise for the tank but for tank components like fittings, flanges, tubes etc. These components are usually made of austenitic stainless steels (ASS), for instance AISI 316L, alloyed with comparatively high amounts of nickel to ensure an acceptable level of hydrogen environment embrittlement (HEE). However, high nickel prices are the driving force for the development of lean-alloyed austenitic steels with moderate HEE. In this contribution, computational thermodynamics are applied to the investigation and development of low-nickel ASS in the context of hydrogen embrittlement. The influence of austenite stability is discussed and effects of segregations are highlighted.
Corrosion of stainless PM tool steels: Interpretation of current density potential curves in acid environments
Authors: Huth S. , Hill H. , Theisen W. 
Published: December 2013

Abstract

For testing the corrosion resistance of metallic materials, the measurement of current density potential curves in acid environments e. g. sulphuric acid is a widely used method. These curves are usually evaluated by means of the current density in the passive area, the maximum current density in the active peak and the width of the passive area. Stainless cold work tool steels however feature a more complex behavior which pushes this approach to a limit. Thus, a more detailed evaluation is necessary to understand the current density potential curves of such multiphase-materials. In this paper the relation of the curve progression and corrosion phenomena on the microscopic scale were investigated in order to contribute to a better understanding of experimental data.
Gasnitrocarburieren von Stählen zur Erzeugung dicker und porenarmer Verbindungsschichten für die Mikrozerspanung mit Diamantwerkzeugen
Authors: Dong J. , Hoffmann F. , Hoja S. , Klümper-Westkamp H. , Zoch H.-W. 
Published: December 2013

Kurzfassung

Die Mikrozerspanung ist ein spanabhebendes Verfahren für ultrapräzise Bearbeitung von Bauteilen mit monokristallinen Diamantwerkzeugen in optischer Qualität. Die Mikrozerspanung von Stählen ist aufgrund des dabei auftretenden starken, chemisch-reaktiven Verschleißes an den Diamantwerkzeugen bisher nicht wirtschaftlich. Ein Weg zur Problemlösung ist die Modifikation der zu bearbeitenden Randschicht von Stählen durch das Nitrieren bzw. Nitrocarburieren. Die entstandene Verbindungsschicht lässt sich mit dem Diamantwerkzeug verschleißarm bearbeiten. Für die Mikrozerspanung sollte allerdings die Verbindungsschicht im Hinblick auf die Zerspanbarkeit weiterentwickelt werden. Insbesondere wird eine dicke porenarme Verbindungsschicht angestrebt.
In der vorliegenden Arbeit wurden variierte Gasnitrocarburierprozesse an dem Stahl 42CrMo4 (1.7225) durchgeführt. Die erhaltenen Randschichten wurden metallographisch charakterisiert. Es wird anhand der experimentellen Untersuchungen erläutert, welche Möglichkeiten es gibt, die Porenbildung in der Verbindungsschicht zu reduzieren.
Kryogenes Festwalzen metastabiler Austenite
Authors: Meyer D. , Hoffmann F. , Brinksmeier E. 
Published: December 2013

KurzfassungDie Verwendung metastabiler Austenite,welche sich durch rein mechanische Prozesse wie Kugelstrahlen oder Festwalzen prozessintegriert zur Randschichthärtung martensitisch umwandeln lassen, wird von einem fertigungstechnischen Dilemma begleitet. Die geeigneten Gefügezustände müssen stabil genug sein, um in der Weichbearbeitung nicht oder nur geringfügig umzuwandeln, während ein bestimmtes Maß an Instabilität für die anschließende Härtung erforderlich ist. In den hier vorgestellten Arbeiten wird ein neuer Ansatz zur Erweiterung des Stabilitätsspektrums der eingesetzten Werkstoffe präsentiert. Durch Kombination eines mechanischen Prozesses mit einer kryogenen Behandlung kann die Verwendung stabilerer Gefügezustände ermöglicht werden bzw. ein größerer Anteil des Austenits bei gleichbleibender mechanischer Belastung in Martensit umgewandelt werden. Der vorgestellte Hybridprozess führt sowohl zu höheren Einhärtungstiefen als auch zu größeren Maximalhärten.
Untersuchung zur Umlaufbiegefestigkeit in Abhängigkeit der Prozesskette zur Herstellung von Bauteilen aus dem mikrolegierten Werkstoff 18CrNiMo7-6
Authors: Clausen B. , Hoffmann F. , Zoch H.-W. 
Published: December 2013

Kurzfassung

Zum Abschluss eines Forschungsvorhabens zur Untersuchung des Prozessketteneinflusses auf die Feinkornbeständigkeit mikrolegierter Stähle [1] wurden für zwei der untersuchten Werkstoffe Umlaufbiegeversuche mit Proben aus drei unterschiedlichen Prozessketten durchgeführt. Die Wärmebehandlungsparameter für die Einsatzhärtung wurden bei höchstmöglicher Temperatur so gewählt, dass das Ergebnis, bezüglich der Einsatzhärtung der Proben und Korngröβenverteilung in den Proben, unabhängig vom Mikrolegierungsgehalt und der Prozesskette für alle Proben gleich ist.
In dieser Veröffentlichung sind zunächst die Ergebnisse für den Werkstoff 18CrNiMo7-6 dargestellt. Das Ergebnis der Umlaufbiegeprüfung unterstreicht die Erkenntnisse, die in den letzten Jahren mit dem Einsatz zunehmend verbesserter Werkstoffe erlangt wurden: Je reiner, homogener und dauerfester ein Werkstoff wird, desto gröβer werden die Streuungen im Ergebnis der Dauerprüfung. Im Rahmen der Streuungen ergab sich für alle untersuchten Prozessrouten, unabhängig vom Legierungskonzept, die gleiche Dauerfestigkeit. Ausfälle traten nur an vereinzelt im Probenvolumen auftretenden Einschlüssen auf.
Verzugskompensation von Wälzlagerringen durch Festwalzen
Authors: Beekhuis B. , Meyer D. , Brinksmeier E. , Epp J. 
Published: December 2013

Kurzfassung

In der Herstellung dünnwandiger Bauteile wie z. B. von Wälzlagerringen treten an verschiedenen Prozessschritten unerwünschte Maβ- und Formänderungen auf. Die Korrektur des Verzugs bedingt erhöhte Aufmaβe bei der kostenintensiven Hartbearbeitung durch Schleifen oder Honen.
Die Arbeiten des Sonderforschungsbereichs 570 „Distortion Engineering“ zielen sowohl auf eine prozessübergreifende Betrachtung des Verzugs als auch auf die Verzugsbeherrschung in einzelnen Prozessschritten ab. In den hier vorgestellten Arbeiten wird der neue Ansatz verfolgt, einspannungsbedingte Biegelastspannungen durch Festwalzen in der Randschicht dünnwandiger Ringe zu speichern und somit auftretende Formabweichungen zu kompensieren. Es wird gezeigt, dass eine gewünschte Formänderung durch Variation von Einspannlage, Festwalzkraft sowie Spannkraft reproduzierbar erzielt werden kann und demnach ein hohes Potenzial zur Verzugskompensation besteht.
Einfluss einer Cryobehandlung auf die Verschleißbeständigkeit von Stempeln*
Authors: Wendl F. , Oppenkowski A. , Groll E. , Troost G. , Weber S. , Theisen W. 
Published: December 2013

Kurzfassung
Mit dem Ziel, die Lebensdauer von Werkzeugen oder Bauteilen zu verlängern, gewann die Cryobehandlung von Werkzeugstählen in den letzten Jahrzehnten zunehmend an Bedeutung. Dabei handelt es sich um einen einmaligen Zusatzprozess zur konventionellen Wärmebehandlung, bei dem das Werkzeug bis weit unterhalb von Raumtemperatur (−150 °C bis −196 °C) gekühlt wird. In zahlreichen Untersuchungen wird berichtet, dass eine deutliche Steigerung der Werkzeugstandzeit bzw. der Bauteillebensdauer durch diese Art der Behandlung erzielt werden kann. Trotz vieler Veröffentlichungen zu diesem Thema sind gerade die metallkundlichen Vorgänge während dieser Behandlung und die mikrostrukturellen Veränderungen noch nicht vollständig verstanden.
In dieser Studie werden die Auswirkungen einer Cryobehandlung insbesondere auf die tribologischen Eigenschaften des Kaltarbeitsstahls 1.2379 untersucht. Neben Laborversuchen wurden zusätzlich Standzeitversuche unter praxisnahen Bedingungen durchgeführt.
Influence of casting conditions on the solution treated microstructure of Ni-base superalloy
Authors: El-Bagoury Nader 
Published: December 2013

Abstract

Ni-base superalloy specimens were cast under different superheat levels, low and high, and various cooling rates. Solution treatment was carried out for 2 h at 1120 °C or 1180 °C then air cooled. The solution treatment at 1120 °C represents the standard solution treatment (SST) while that at 1180 °C represents the modified solution treatment (MST). DSC measurements, SEM and EDS emphasized that the α nodular and interdendritic γ/γ' phases found in as cast structure were entirely removed after solution treatment either at 1120 °C or 1180 °C. The volume fraction of η phase in microstructure of all specimens decreased with MST in comparison with SST. After SST and MST, needle like η phase had disappeared except in alloy H1 that was produced under lower cooling rate and high superheat, with SST. In addition to needle like shape, platelet η phase was found in the microstructure of H1 alloy after SST. The microstructure of other alloys contains η phase only with platelet shape. Generated metastable nano-scale γ' particles precipitated in alternating layers with η phase at the expense of transformed η phase. At the platelet η phase circumference, new γ phase with high Cr content was formed at the expense of the dissolved η phase during solution treatment.
Simulation der Ausscheidungsentwicklung entlang der Prozesskette für das Hochtemperatur-Aufkohlen*
Authors: Konovalov S. , Prahl U. , Kohlmann R. , Kozeschnik E. , Bleck W. 
Published: December 2013

Kurzfassung
Die gezielte Zugabe von Mikrolegierungselementen ermöglicht für Einsatzstähle eine Aufkohlung bei hohen Einsatztemperaturen. Diese Legierungszugaben werden zur Ausscheidungshärtung sowie für die Erhöhung der Feinkornbeständigkeit durch Partikel-Pinning während der Hochtemperatur-Aufkohlung ausgenutzt.
In dieser Arbeit wird die Ausscheidungsentwicklung für einen mikrolegierten Stahl 25MoCr4 entlang einer exemplarischen Prozesskette für Getriebebauteile mittels STEM und EFTEM analysiert und mithilfe der Software MatCalc modelliert. Diese Prozesskette besteht aus einer FP-Glühung, einer Kaltumformung, einer weiteren FP-Glühung und einem anschließenden Einsatzhärten bei 1050 °C. Durch einen Vergleich der experimentellen mit den numerischen Simulationsergebnissen kann die Simulationskette validiert sowie der Einfluss der verschiedenen Mikrolegierungsausscheidungen auf die Zener-Kraft quantifiziert werden. Mit diesem validierten Modell wurden verschiedene Variationen dieser Prozesskette simuliert und ihr Einfluss auf die Zener-Kraft und somit die Feinkornbeständigkeit berechnet. Auf diese Weise können konkrete Optimierungshinweise formuliert werden.
Investigations on parameters influencing thermal and frictional properties within hot stamping
Authors: Merklein M. , Stoehr T. , Svec T. , Wieland M. 
Published: December 2013

Abstract

In the automotive industry hot stamping of boron manganese steels represents one of the major technologies to manufacture crash relevant structures within body in white considering aspects of light weight construction. Hot stamping can be described as a non-isothermal hot sheet metal forming process. Temperature control in the forming process plays an important role. The process is quite complex as temperature dependent material and process properties such as flow curves, heat transfer and friction coefficients have to be considered. To improve the knowledge about the process the influence of different process parameters and tool coatings on the heat transfer between tool and specimen is investigated. Additionally, the impact of monolayer, multilayer and superlattice coatings on the wear behavior and on friction is characterized. Furthermore, the effect of different austenitization parameter settings is analyzed with regard to the tribological conditions and resulting adhesive wear.
Erhöhung der tribologischen Beanspruchbarkeit von Aluminiumwerkstoffen durch die Kombination von Randschichtumschmelzlegieren und Nitrieren
Authors: Dalke Anke , Buchwalder Anja , Spies Heinz-Joachim , Biermann Horst , Klemm Marco 
Published: December 2013

Kurzfassung

Der Oberfläche von Bauteilen aus Aluminiumlegierungen werden durch ein Plasmanitrieren erheblich verbesserte tribologische Eigenschaften verliehen. Die dünnen, harten Aluminiumnitridschichten versagen jedoch bei hohen Flächenpressungen durch die plastische Verformung des weichen Al-Substrates. Um nitrierte Al-Legierungen auch für tribologisch hohe Beanspruchungen nutzbar zu machen, sind zusätzliche Maßnahmen zur Abstützung der Nitridschicht notwendig. Dafür eignen sich hervorragend thermische Elektronenstrahl(EB)-Flüssigphasenbehandlungen wie das EB-Umschmelzlegieren (EBUL). Dabei werden durch das lokale Einlegieren eines geeigneten Zusatzstoffes die chemische Zusammensetzung der Randschicht modifiziert und neuartige, beanspruchungsgerechte Randschichten erzeugt. Die Kombination des EBUL mit dem Plasmanitrieren verbindet eine tief reichende Randschichtverfestigung mit der Erzeugung einer dünnen, harten Schicht und ermöglicht so die Herstellung gradierter Randschichtverbunde.
Diese Verfahrenskombination, bestehend aus EB-Umschmelzlegieren mit Kupfer-, Nickel- und Eisen-Basis-Zusatzstoffen und Plasmanitrieren, wurde am Beispiel einer Al-Guss- (AlSi10Mg) bzw. Knetlegierung (AlMg4,5Mn0,7) untersucht. Der Fokus der Untersuchungen lag dabei auf der Bewertung der metallurgischen Kompatibilität beider Prozesse im Hinblick auf die thermische Stabilität der EBUL-Schichten bei Nitriertemperatur (470 °C) und deren Eignung für die Erzeugung einer Nitridschicht durch das nachfolgende Plasmanitrieren. Die durchgeführten Verschleißversuche verdeutlichen das Potenzial dieser Duplexbehandlung für Al-Legierungen.
“The Faster the Better” – heat treatment of hot work tool steels
Authors: Strobl V. , Dickinger N. , Siller I. , Schneider R. 
Published: December 2013

Abstract

This article intends to draw attention to the problems and some solutions manufacturers face when using tool steels. Remarkable improvements have been made in the performance of this important steel group within the last decade. Enhanced material properties have been achieved by increasing cleanliness, homogeneity and modification of chemistry as well as a better understanding of heat treatment and operating conditions. These advances have led to increased loading as well as larger dimensions of tools and dies. This increase in size in particular implicates significant challenges to steel making, tool making and heat treatment. The material properties of tool steels are discussed exemplary for hot work tools steels along with a description of typical heat treatment parameters. Attention is paid on the very narrow range of treatment parameters that give desirable material properties.
The influence of quenchant composition on the cooling rate
Authors: Matijević B. , Pedišić Lj. , Vlašić L. 
Published: December 2013

Abstract

Adequate selection of quenching media decreases the risk of tensile stresses, and also of cracking and workpiece distortion. High-performance quenching oils must have very high oxidation and thermal resistance and low sludge formation, must be non-staining and have a high flash point and acceptable heat-transfer characteristics. The quenching media contain a base oil and different types of additives according to application requirements. Mineral oils, synthetic and natural oils, used separately or in combination, may be used as base oils. Mineral base oils are widely used because of their advantages with respect to stability in comparison to natural oils, or lower prices in comparison to synthetic oils. There are numerous compounds available for use but, besides their functional properties, the environmental and safety requirements have to be considered in the selection of components. Based on that, barium additives must be replaced with less harmful compounds. Petroleum derivatives should be replaced with renewable base stocks that are biodegradable, which is a general trend in lubricant development. By changing the composition of quenching oils, base oils and additives, heat transfer characteristics are also changed. In this study, the results of investigation into physical and chemical properties and also cooling characteristics of new quenching oils with different compositions are presented. Cooling curves for different compositions have been evaluated according to the ISO 9950 Standard.
Analysis of the cooling conditions during heat treatment of die casting dies by use of FEM simulation
Authors: Zinner S. , Lenger H. , Jesner G. , Siller I. 
Published: December 2013

Abstract

To improve the quality of typical hot work tool steels the tool steel producers did a lot of optimization work on production technology and alloy design since the last years. Thereby the relevance of the heat treatment on the material properties was often neglected. Especially the effect of big dimensions of die casting dies on the quenching rates of hardening processes was discussed on a very small scale [1–4]. The most important material properties are affected by the heat treatment condition. Consequently, the heat treatment has a significant influence on the life time of die casting dies.
For this reason a FEM model was adapted to simulate the heat treatment processes especially for tool steel dies for die casting processes. The main target of heat treatment simulation is to determine at least the temperature evolution in every point of the material as a function of cooling characteristics. Additional results of this simulation are the microstructure, residual stresses and distortion of the dies after the heat treatment procedure. The model includes physical properties, phase transformation and transformation plasticity. Cooling curves can be determined depending on the quenching situation and the quantity of phases like martensite, bainite and retained austenite. A correlation between cooling condition and toughness of the material was developed and compared with measured results.