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Effect of quenching temperature on the microstructure and mechanical properties of Fe–B–Ti alloy
Authors: Hanguang Fu , Lifen Yan , Zhiqiang Jiang , Jiandong Xing 
Published: December 2013

Abstract
The effects of quenching temperature on the microstructure and mechanical properties of a cast Fe – B – Ti alloy containing 2.0 wt.% of boron and 1.0 wt.% of titanium were investigated. No clear influence on microstructure has been observed unless the quenching temperature is above 900 °C. As the quenching temperature exceeds 950 °C, most of the boride networks are broken and a large quantity of irregular borides appears. When the quenching temperature reaches 1050 °C, the networks disappear completely. The mechanical properties of the cast Fe – B – Ti alloy begin to improve when the quenching temperature increases. The hardness, impact toughness and bend strength have no obvious change when the quenching temperature exceeds 1000 °C. The cast Fe – B – Ti alloy quenching at 1000 °C has excellent comprehensive mechanical properties, its hardness, bend strength and impact toughness are 58.3 HRC, 2.39 GPa, 17.5 J cm−2 respectively.
The effect of bismuth segregation on the faceting of Σ3 and Σ9 coincidence boundaries in copper bicrystals
Authors: Straumal Boris B. , Polyakov Sergei A. , Chang Li-Shin , Mittemeijer Eric J. 
Published: December 2013

Abstract
The faceting of a cylindric tilt grain boundary (GB) in Cu and Cu-160 ppm Bi bicrystals was studied. The crystal lattices of both grains form a superlattice called a coincidence site lattice (CSL) with an inverse density of coincidence sites relating to the density of lattice sites Σ = 3 and Σ = 9. The Σ3 and Σ9 <110> tilt GBs became faceted upon annealing at 0.95 Tm. The ratio of GB energy σGB and surface energy σsur of the specimen was measured, applying atomic force microscopy, from the profile of the GB thermal groove formed upon additional annealing. The 160 ppm Bi concentration in the Bi-containing bicrystal is between GB and bulk solidus lines in the Cu – Bi phase diagram. In this concentration region GBs contain a multilayer Bi-rich film which is supposed to be liquid-like. Wulff – Herring diagrams were constructed using the measured σGB/σsur values, revealing stable and metastable GB facets.
Measurements of Secondary Phases Content in a 22Cr 5Ni Duplex Stainless Steel
Authors: Calliari I. , Magrini M. , Ramous E. 
Published: December 2013

Abstract
A duplex stainless steel (DSS) containing nominally 22Cr, 5Ni, 3.2Mo and 1.5Mn has been investigated for secondary phases precipitation, after ageing at 780, 850 and 900°C. Selective etching with different reagents, OM and SEM-BSE have been used to quantify ferrite, austenite and secondary phases. A critical discussion of different metallographic techniques (use of OM and/or SEM-BSE) applied to measure intermetallic content is presented, including an attempt to distinguish chi and sigma. The chemical composition of the phases has been determined by means of EDS, the effects on mechanical properties have been studied with a hardness test. The hardness increases with holding time for all temperatures. The rate of secondary phases increases with the holding time. The 850°C treatment is the most effective for increasing hardness and secondary phase precipitation.
The SEM-BSE method seems to be more reliable than OM for measuring the secondary phase contents and for identifying chi and sigma.
Einfluss der Lagenanzahl auf die Kerbschlagarbeit bei Lagen- bzw. Schweissdamast
Authors: Zgraggen Markus , Trüllinger Samuel 
Published: December 2013

Kurzfassung
Es wurden Lagendamastrohlinge durch klassisches Feuerschweissen mit rechnerisch 13, 73, 145 und 973 Lagen hergestellt, um den Einfluss der Lagenanzahl auf die Kerbschlagzähigkeit abzuklären.
Untersucht wurden die Kerbschlagarbeit an ISOV Proben bei Raumtemperatur, das Gefüge und die fraktographische Ausbildung der Bruchflächen. Die Kohlenstoffdiffusion zwischen den Lagen und der herstellungsbedingte Kohlenstoffverlust wurden analysiert. Es konnte eine eindeutige Tendenz zu höheren Kerbschlagzähigkeitswerten bei zunehmender Lagenanzahl nachgewiesen werden.
Zusammenhänge zwischen Mikrostruktur und Bruchzähigkeit von mikrolegierten (API 5L X65)-Stählen
Authors: Tas Zakir , Sönmez Nisan 
Published: December 2013

Kurzfassung
Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Zusammenhänge zwischen der Mikrostruktur und den bruchmechanischen Eigenschaften zu untersuchen. Zur Charakterisierung der bruchmechanischen Eigenschaften wurde das J-Integral Konzept angewendet.
Hierbei wurden die mikrolegierten Stähle vom Typ X65/API-5L behandelt. Die einzelnen Mikrostrukturen wurden mit Hilfe von Lichtmikroskop (LM) und Rasterelektronenmikroskop (REM) teils qualitativ, teils quantitativ charakterisiert. Die Untersuchung der Größe und Verteilung der nichtmetallischen Einschlüsse und Ausscheidungen wurde mit Hilfe von REM und teilweise mit LM durchgeführt.
Zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften wurden Zugversuche sowie Kerbschlagbiegeversuche durchgeführt. Die bruchmechanischen Untersuchungen wurden an Dreipunktbiegeproben bei Raumtemperatur durchgeführt. Zur Ermittlung der Risswiderstandskurven wurde die Mehrprobenmethode verwendet.
The Investigation of the Electrolytic Etching Parameters for a Gold Alloy
Authors: Ünlü Necip 
Published: December 2013

Abstract
Goldsmith has been practiced since as early as 4000 BC but the microstructure examination of precious metals is still an enigma to many metallographers. The precious metal industry, historically secretive, was slow to share technology. In this study, the effects of the electrolytic etching reagents and etching parameters on microstructure for a gold alloy with composition of 91.60 Au – 7.44 Cu – 0.63 Ag – 0.21 Zn – 0.12 Ni (in wt. %) has been investigated. The determination of the optimum etching conditions has been performed using an etching reagent of 32 % HCl.
Microstructural Characterisation of Inconel 718 Gas Tungsten Arc Welds
Authors: Ram G.D. Janaki , Reddy A.Venugopal , Rao K. Prasad , Reddy G. Madhusudhan 
Published: December 2013

Abstract
The presence of Nb-rich, brittle, intermetallic Laves phase in Inconel 718 weld fusion zones is detrimental to weld mechanical properties. In the current work, autogenous bead-on-plate gas tungsten-arc welds were deposited in 2 mm thick IN 718 sheets. The welds were subjected to the following heat treatments: i) direct aging, ii) solution treatment at 980°C followed by aging, and iii) solution treatment at 1080°C followed by aging. Detailed microstructural characterisation was carried out using optical, scanning electron and transmission electron microscopes and electron probe microanalysis. The microstructural features in as-welded and post-weld heat treated conditions are discussed. The results show that post-weld heat treatments alone cannot provide satisfactory solution to the Laves problem in Inconel 718 gas tungsten-arc welds.
Analysis of Periodical Structures Produced by Laser Interference Structuring Using Energy Dispersive X-ray Spectrometry
Authors: Lasagni A. , Mücklich F. 
Published: December 2013

Abstract
Laser Interference Metallurgy is a newly developed method which permits the creation of periodic patterns with a well defined long-range order on metallic surfaces. By means of interfering laser beams with sufficient high pulse power a direct structuring on the scale of microns with well known metallurgical effects such as melting, recrystallization, quenching, recovery, defect or phase formation can be obtained. In this work Energy Dispersive X-ray Spectroscopy is used to study the constitutive elements of the films at different irradiated zones. The obtained scans are compared with cross-sectional analyses by Focused Ion Beam giving important information for the interpretation of the layer structure.
Prähistorische feuerfeste Werkstoffe und ihre Weiterentwicklung in keltischer und römischer Zeit
Authors: Telle Rainer , Thönnißen Martina 
Published: December 2013

Kurzfassung
Mit Hilfe naturwissenschaftlicher Untersuchungsmethoden können archäologische Befunde bezüglich ihrer Einbettung in ihren historisch-technischen Kontext besser beurteilt werden. Am Beispiel dreier feuerfester Werkstoffe aus dem Chalkolithikum Jordaniens (ca. 2500 v.Chr., Kupfermetallurgie), der Frühlathènezeit Schwabens (ca. 450 v.Chr., Bronzemetallurgie) und der römischen Messingverarbeitung am Niederrhein (ca. 27 n.Chr.) soll dies belegt werden. Waren keine feuerfesten Rohstoffe vorhanden wie in Jordanien, so entwickelten die Ofenbauer keramische Verbundwerkstoffe, um die erforderlichen hohen Temperaturen zu erzielen. Funde aus der Keltensiedlung Hochdorf/Ludwigsburg zeugen von der Verwendung von Engoben und sachgemäß ausgesuchter Rohstoffe; die Tiegelfunde von Neuss/Rheinland beweisen sehr differenzierte keramische Kenntnisse bezüglich Rohstoffauswahl und Herstellungsmethoden. Thermodynamische Berechnungen auf der Basis der quantitativen Gefügeuntersuchungen erlauben Aussagen über Anwendungstemperaturen und metallurgische Prozesse. Voraussetzungen für solche Studien sind natürlich artefaktfreie Präparation und Gefügeanalytik auf allen makro- und mikroskopischen Ebenen.
Bildanalytische Schichtdickenbestimmung an Al-Diffusionsbeschichtungen
Authors: Berghof-Hasselbächer E. , Rohr V. , Nicolas E. , Schütze M. 
Published: December 2013

Kurzfassung
Im Rahmen des Europäischen Gemeinschaftsprojektes SUNASPO [1] werden Pulverpack-Schichten auf Al-Basis entwickelt, die u. a. auf dem ferritisch-martensitischen 9 % Chromstahl P91 appliziert werden können. Auf diese Weise soll eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit von Dampferzeugern erreicht werden, die mit aggressiven Brennstoffen befeuert werden. Der Korrosionsschutz basiert dabei auf der Bildung einer dünnen, dauerhaft stabilen Aluminiumoxidschicht.
Die vorliegende Arbeit zeigt ein Verfahren der automatisierten bildanalytischen Schichtdickenmessung einer Aluminiumbeschichtung mit variierenden Prozessparametern auf dem Werkstoff P91, dessen Oberfläche vor dem Packprozess zudem mit verschiedenen Verfahren bearbeitet wurde. Im Rahmen der Arbeit wurde ein Maß für die Regelmäßigkeit der Schichtdicke entwickelt und als Auswahlkriterium für optimale Herstellbedingungen herangezogen.
Abklärung des Korrosionsmechanismus mittels metallographischer und fraktographischer Methoden an gewalzten AlZnMgCu1.5 Blechen
Authors: Winkler Rolf , Faller Markus , Zgraggen Markus 
Published: December 2013

Kurzfassung
Bei hochfesten Aluminiumlegierungen können je nach Werkstoffzustand und/oder Umgebungsbedingungen verschiedene Korrosionsmechanismen zum Versagen von Bauteilen führen. Dies sind Schichtkorrosion, interkristalline Korrosion sowie Spannungsrisskorrosion. Bei Schadensfällen ist die Abklärung der Korrosionsart zur Prävention wichtig. In vielen Fällen ist es daher erforderlich, alle Ergebnisse verschiedener Untersuchungsmethoden in die Interpretation der Ergebnisse einfliessen zu lassen. Im vorliegenden Fall wird von einem Korrosionsschaden an einem Walzblech aus der Al-Legierung 7075 (Zustand T6) berichtet. Der Verdacht, dass das Aufblättern der Bleche durch Schichtkorrosion verursacht wurde, konnte metallographisch nicht bestätigt werden. Der Korrosionsangriff erfolgte entlang der Korngrenzen. Durch mikrofraktographische Untersuchungen an der Rissspitze konnte am Rasterelektronemikroskop interkristalline Korrosion ebenfalls ausgeschlossen werden. Erst durch die Verknüpfung von metallographischen und fraktographischen Untersuchungsmethoden konnte als Schadensmechanismus die Spannungsrisskorrosion eindeutig bestimmt werden.
Temperatur- und zeitabhängiges Ausscheidungsverhalten der Magnesium-Druckgusslegierung AZ91
Authors: Regener Doris , Dietze Gabriele 
Published: December 2013

Kurzfassung
Die Magnesium-Druckgusslegierung AZ91 wird im druckgegossenen Ausgangszustand und nach einer Langzeitglühung bis max. 1000 h zwischen 80 °C und 200 °C in Bezug auf Gefüge- und Härteänderungen untersucht.
Das Ausgangsgefüge enthält aufgrund der erhöhten Abkühlgeschwindigkeit beim Druckgießen neben den α-Magnesiummischkristallen teilweise entartetes Eutektikum aus α-Mischkristallen und kompakter β-Phase Mg17Al12. Nach der Langzeitglühung wird vor allem im Al-reichen eutektischen α-Mischkristall diskontinuierlich und kontinuierlich ausgeschiedene β-Phase festgestellt. Die höchste Ausscheidungsdichte tritt nach 1000 h bei der Glühtemperatur von 150 °C ein. Diese ist mit dem höchsten Härteanstieg verbunden.
Ätztechniken für die Phasencharakterisierung von niedriglegierten Dual-Phasen- und TRIP-Stählen
Authors: Angeli Johann , Füreder Elisabeth , Panholzer Mario , Kneissl Albert C. 
Published: December 2013

Kurzfassung
Dual-Phasen- und TRIP-Stähle bilden eine neue Generation von hochfesten Stählen mit einer überlegenen Kombination von Festigkeit und Duktilität. Damit kann Stahl vor allem seine Position in der Automobilindustrie als Konstruktionswerkstoff für den Leichtbau weiter ausbauen. Ähnlich dem Prinzip von Verbundwerkstoffen bestimmen Menge und Anordnung von harten Zweitphasen wie Martensit, Bainit und Restaustenit das Eigenschaftsprofil dieser Mehrphasenstähle.
Über Modellüberlegungen zum selektiven Ätzabtrag und zur Kontrastierung durch Farbniederschlagsätzungen, sowie über die Überprüfung dieser Modelle anhand der Anwendung unterschiedlicher Ätzmittel wird ein Beitrag zum Verständnis der Ätztechnik und damit zur korrekten Interpretation des Gefügeaufbaues von DP- und TRIP-Stählen geleistet.
Oxide-Scale and α-Casing Characterization in Ti6Al4V Alloy Oxidised in Oxygen Gas
Authors: Mungole M. N. , Surender M. , Bhargava S. 
Published: December 2013

Abstract
Characterization of oxide scale and α-casing in Ti6Al4V titanium alloy oxidized at 1050, 1150, 1250 and 1340 K for 2, 4, 6, 8 and 12 h in a dynamic oxygen gas atmosphere has been analyzed. The oxide scale exhibited a spalling tendency. Its thickness systematically increased with the temperature and the duration of the oxidation. At a later stage the scale exhibited a catastrophic growth due to the increased porosity. The oxygen stabilized α-phase and its volume fraction as well as its hardness decreased with the distance in the metal matrix (α-casing). Estimated oxygen diffusion coefficients based on the hardness profiles across α-casing were 7.0 × 10−14, 8.5 × 10−14, and 1.2 × 10−13, 1.8 × 10−13 m2/s at 1050, 1150, 1250, and 1340 K, respectively. Similarly, the overall activation energy for diffusion of oxygen in the alloy was 105 kJ mol−1. EDS analysis across α-casing in the internal oxidation zone revealed sharp concentration wells for Ti and Al. Titanium concentration decreased and that of aluminum increased in these wells.
The Effect of the Process Temperature on the Bondability in Transient Liquid Phase (tlp) Diffusion Bonding of AISI 430 Ferritic Stainless Steel with Nodular (Spheroid) Cast Iron Using a Copper Interlayer
Authors: Ozan Sermin , Taskin Mustafa , Kolukisa Sedat 
Published: December 2013

Abstract
The effect of the process temperature on the bondability in the transient liquid phase (tlp) was studied. The diffusion bonding of AISI 430 with nodular cast iron using a copper interlayer was investigated experimentally under a protective atmosphere at various temperatures and at a defined constant blow pressure which would cause macro deformation. Microstructure examinations were carried out with the help of optical microscopy, SEM and EDS. Hardness values were measured by HV scale under a load of 150 g. At the bond interface, decarburized and dechromised regions were observed on the ductile cast iron side and stainless steel side respectively. Best mechanical and metallurgical properties were observed for the specimen bonded at 1100°C for 20 min. As a function of an elevation of the process temperature, an increase in the amount of graphite atoms that migrated toward the interface and a reduction at the nodular graphite diameters was noticed.
Moderne TEM-Untersuchungen am Beispiel mikrolegierter Stähle
Authors: Weirich Thomas E. , Mayer Joachim , Hulka Klaus 
Published: December 2013

Kurzfassung
Die Eigenschaften niedriglegierter Stähle können innerhalb gewisser Grenzen durch kontrollierte Ausscheidung ultrafeiner Sekundärphasen gezielt beeinflusst werden. Die Charakterisierung von Ausscheidungen hinsichtlich ihrer Größe, Verteilung, Kristallstruktur und chemischer Zusammensetzung ist daher von großer Bedeutung, nicht zuletzt auch im Rahmen der Entwicklung von neuen Stahlsorten. Aufgrund der hierfür geforderten hohen Ortsauflösung ist die Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) bereits seit längerem als Standardmethode in diesem Bereich etabliert [1]. Eine wesentliche Erweiterung des bislang zur Verfügung stehenden Methodenspektrums hat sich in den letzten Jahren durch die zunehmende Verbreitung einer neuen Generation von Transmissionselektronenmikroskopen, die mit Energiefiltern und Ordnungszahl-(Z)-Kontrastdetektoren ausgerüstet sind, ergeben. Die physikalischen Grundlagen der genannten Verfahren und ihr Einsatz im Rahmen der Analyse von Ausscheidungen in Stählen wird im vorliegenden Beitrag beschrieben.
Mechanical Properties Characterization of an HR Multiphase Steel Microalloyed with Mo-Nb-Ti and B, Subjected to Variable Annealing Cycles
Authors: Asensio-Lozano J. , Panta-Mesones J.T. , Coto-González R. 
Published: December 2013

Abstract
In the present study, the response to different heat treatments of ferritic-bainitic-martensitic steel processed in a hot strip mill has been investigated. The resulting microstructure is analyzed by means of optical microscopy (LOM and SEM) and characterized by quantitative metallographic techniques. Comprehensive tensile testing in both the longitudinal and transverse direction was carried out, and the provisional results indicate that high tempering treatments increase the yield point phenomenon in the subcritical region while the yield stress increases. The mechanical properties of the studied steel are discussed in relation to the different thermal cycles performed in the laboratory.
Die Untersuchung des Reibungs- und Verschleißverhaltens einiger Dichtungsmaterialien
Authors: Tas Zakir , Celik Cemal , Polat Aytekin 
Published: December 2013

Kurzfassung
Die Kolbenstangendichtungen sind einer hohen Belastung bezüglich z. B. Anpresskraft, Geschwindigkeit, Temperatur ausgesetzt. Daher werden an ihre Dichtelemente hohe Anforderungen im Bezug auf u. a. Festigkeit, Verschleißfestigkeit sowie Reibung gestellt.
Die Anforderungen zielen neben guten tribologischen Eigenschaften auch auf eine hohe Lebensdauer der eingesetzten Werkstoffe ab. Kunststoffe (Polymere) mit Zusatzstoffen stehen dabei als geeignete Werkstoffe (Dichtelemente) zur Verfügung, zeigen jedoch je nach Einsatzbedingungen ein unterschiedliches tribologisches Verhalten.
Ziel dieser Arbeit ist das tribologische Verhalten der Materialpaarung Kunststoff/Stahl bezüglich Reibzahl und Verschleiß in Abhängigkeit von der Temperatur, Gleitgeschwindigkeit, Flächenpressung und Schmierungszustand im Gleitkontakt zu untersuchen. Als Materialpaarungen wurden die Werkstoffe FOF 307, FOF 315, POF 554 und POF 560 eingesetzt. Ein Stift-Scheibe-Tribometer, das speziell für solche Untersuchungen entwickelt worden ist, stand als Versuchseinrichtung zur Verfügung. Es wurden zunächst die Größen die Längenabnahme, das Drehmoment sowie die Temperatur des Prüfkörpers gemessen. Dann wurden die Kenngrößen wie Reibzahl, Verschleißvolumen, Verschleißkoeffizient, Gleitgeschwindigkeit ermittelt. Nach den Versuchen wurden die Prüfkörperoberflächen mit Hilfe von REM untersucht.
Ionenstrahlpräparation — ein treffliches Werkzeug zur Charakterisierung der Zwischenprodukte des schmelz-pulvermetallurgischen Aluminiumschäumverfahrens
Authors: Höhn Sören , Obenaus Peter , Hohlfeld Jörg , Lies Carsten 
Published: December 2013

KurzfassungDas Ziel der Untersuchungen bestand in der Erarbeitung grundlegender Erkenntnisse über mikrostrukturelle Veränderungen im technologischen Prozessablauf der Metallschaumherstellung nach dem schmelz-pulvermetal-lurgischen Verfahren. Dazu war eine exakte Gefügecharakterisierung in allen technologischen Stufen notwendig. Übliche metallografische Präparationen waren wegen der leicht flüchtigen Komponenten der Treibmittel sowie der locker gepressten Pulver mit entgegengesetzten Eigenschaften nicht realisierbar. Mit dieser Arbeit wurden Möglichkeiten der Ionenstrahlpräparation erarbeitet, mit denen die Gefüge und insbesondere das Treibmittel in allen technologischen Stufen (Pulvermischung, Blöcke, Stränge, Metallschaum) exakt dargestellt werden konnten.
Metallurgical Investigation of Defects in Super Alloy 718 Mill Forms Intended for Aerongine Applications
Authors: Krishna V. Gopala , Janakiram G.D. , Murty C.H.V.S. , Srinivas M. , Reddy A. Venugopal 
Published: December 2013

Abstract
Super alloy 718 finds extensive utilization, particularly in aero engine industry, due to its excellent strength, low cycle fatigue and creep resistance. The alloy was manufactured using vacuum induction melting followed by vacuum arc remelting techniques. The electrodes, after thermo-mechanical processing to hot rolled square bar and flat forms, were ultrasonically inspected prior to machining of aeroengine compressor blades. During machining, crack-like defects were noticed. Visual / Stereo microscopic examination revealed that the defect was along the length of airfoil and was located at mid airfoil width. The defects were filled with dark gray colored debris. Fractographic examination of the crack facets revealed flaky gray region containing number of cracks and bright region with dimpled rupture features covered with debris. Analysis of the debris indicated the presence of oxygen in addition to the elements present in the material, suggesting that the debris is essentially an oxide. These features were correlated with processing histories and defect morphologies.
Effect of Recasting Procedure upon Corrosion Behavior and Metallic Ion Release of Co-Cr-Mo Dental Alloy in Physiological Serum
Authors: de Jesus Silva José Wilson , Baldissera Silmara Cristina , de Felipe Hamilton , Codaro Eduardo Norberto 
Published: December 2013

Abstract
Recasting process influence upon corrosion behavior of Co-Cr-Mo dental alloy in simulated physiological serum has been investigated using chemical and electrochemical techniques. Recast Co-Cr-Mo alloy by induction (IND) or by blowtorch (FLAME) has exhibited similar dendritic structures. Both IND and FLAME alloys have presented good corrosion resistance in physiological serum. Passivation process provides this corrosion resistance. Codissolution makes this process difficult. Passive films, formed on these alloys, have been analyzed as a dual layer consisting of an inner barrier and an outer porous layer. Passive film protective characteristics are higher in FLAME than in IND alloy. On this last alloy, the passive film is more porous due to a higher Codissolution.
The Effect of Welding Speed on the Laser Welding of AISI 430 Ferritic Stainless—AISI 1010 Low-Carbon Steel
Authors: Taskin Mustafa , Caligulu Ugur , Kolukisa Sedat 
Published: December 2013

Abstract
In this study, the effect of welding speed on the laser welding of AISI 430 ferritic stainless steel with AISI 1010 low-carbon steels was investigated. Laser welding experiments, were carried out under argon atmosphere, 2000 W constant welding power and 100, 200, 300 cm/min welding speeds. The microstructures of the welded joints were examined by optical microscopy and SEM analysis. The tensile strength of the welded joints was measured. The result of all observations, tests and measurements indicated that the best properties were observed at the specimens welded at 100 cm/min welding speed.