In dieser Arbeit wurden die Entstehung und die Eigenschaften von Mikroseigerungen, sowie die Einflüsse seigerungsbedingter Variationen der Materialeigenschaften auf das Verformungsverhalten und die wasserstoffinduzierte Schädigung austenitischer CrNi-Stähle untersucht. Es zeigte sich, dass Seigerungen einen erheblichen Einfluss auf die lokale Austenitstabilität haben und lokale Variationen der Austenitstabilität die Bildung von verformungsinduziertem α-Martensit kontrollieren. Der entstehende α-Martensit bietet günstige Bedingungen für die Bildung und das Wachstum wasserstoffinduzierter Risse und erhöht dadurch die Versprödungsanfälligkeit.
Untersuchungen zur Wasserstoffversprödung austenitischer CrMnCN-Stähle zeigten, dass diese trotz eines stabilen austenitischen Gefüges eine hohe Versprödungsanfälligkeit aufweisen. Dies konnte mit dem Verformungsverhalten dieser Stähle, welches auf planarem Versetzungsgleiten und der Bildung von Zwillingen basiert, begründet werden.
Aktualisiert: 2023-01-19
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Die werkstofftechnischen Grundlagen werden in Vorlesungen vermittelt und in Seminaren gefestigt. Weiterer wichtiger Bestandteil sind die Praktika. Studierende sollen zum einen praktische Fähigkeiten bei der Werkstoffprüfung erwerben, andererseits ist es wichtig für sie, die Ursachen für die ermittelten Eigenschaften zu erkennen.
Dieses Buch führt umfassend in einen der wichtigsten Praktikumsversuche ein, wie er in dieser oder ähnlicher Form an vielen Hochschulen durchgeführt wird: die thermische Analyse von Zustandssystemen. Ziel ist es, die Kenntnisse über Zustandsdiagramme und Phasenumwandlungen zu festigen. Durch Anwendung der Hebelbeziehung sollen die Phasenanteile in Abhängigkeit von der chemischen Zusammensetzung der Legierung und der Temperatur ermittelt werden. Metallographische Untersuchungen an den einzelnen Legierungen sollen den komplexen Zusammenhang von Erstarrungsvorgängen und dem entstehenden Gefüge unter Berücksichtigung der chemischen Zusammensetzung der Legierung verdeutlichen.
Mithilfe einer ausführlichen Anleitung kann man sich detailliert auf den Praktikumsversuch vorbereiten, so dass die Inhalte, die Durchführung und das Ziel des Versuchs verstanden werden und ein maximaler Erkenntnisgewinn erreicht wird.
Die ausführliche Beschreibung der theoretischen Grundlage soll die Versuchsvorbereitung erleichtern und das naturwissenschaftliche und werkstofftechnische Basiswissen festigen. Es folgen wichtige Hinweise für die korrekte Versuchsdurchführung, Tipps zur Auswertung und Vorschläge zur normgerechten Protokollierung. Die im Buch gestellten Fragen zur Versuchsvorbereitung dienen der Überprüfung des Wissensstandes.
Aktualisiert: 2022-08-15
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Die werkstofftechnischen Grundlagen werden in Vorlesungen vermittelt und in Seminaren gefestigt. Weiterer wichtiger Bestandteil sind die Praktika. Studierende sollen zum einen praktische Fähigkeiten bei der Werkstoffprüfung erwerben, andererseits ist es wichtig für sie, die Ursachen für die ermittelten Eigenschaften zu erkennen.
Dieses Buch führt umfassend in einen der wichtigsten Praktikumsversuche ein, wie er in dieser oder ähnlicher Form an vielen Hochschulen durchgeführt wird: die Beeinflussung von Werkstoffeigenschaften von Stählen durch Wärmebehandlung. Das Praktikum soll den Zusammenhang von chemischer Zusammensetzung, Temperatur, Abkühlgeschwindigkeit/Abkühlmedium, Gefüge und der daraus resultierenden Härte herstellen. Damit werden die Grundlagen für das Verständnis des Temperatur-Zeit-Regimes bei den Wärmebehandlungsverfahren Härten + Anlassen und beim Normalglühen gelegt. Ein weiteres Ziel des Praktikums besteht darin, beim Wärmebehandlungsverfahren Härten das korrekte Abkühlmedium zu wählen.
Mithilfe einer ausführlichen Anleitung kann man sich detailliert auf den Praktikumsversuch vorbereiten, so dass die Inhalte, die Durchführung und das Ziel des Versuchs verstanden werden und ein maximaler Erkenntnisgewinn bei den Studierenden erreicht wird.
Die ausführliche Beschreibung der theoretischen Grundlage soll die Versuchsvorbereitung erleichtern und das naturwissenschaftliche und werkstofftechnische Basiswissen festigen. Es folgen wichtige Hinweise für die korrekte Versuchsdurchführung, Tipps zur Auswertung und Vorschläge zur normgerechten Protokollierung. Die im Buch gestellten Fragen zur Versuchsvorbereitung dienen der Überprüfung des Wissensstandes.
Aktualisiert: 2022-08-15
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Die werkstofftechnischen Grundlagen werden in Vorlesungen vermittelt und in Seminaren gefestigt. Weiterer wichtiger Bestandteil sind die Praktika. Studierende sollen zum einen praktische Fähigkeiten bei der Werkstoffprüfung erwerben, andererseits ist es wichtig für sie, die Ursachen für die ermittelten Eigenschaften zu erkennen.
Dieses Buch führt umfassend in einen der wichtigsten Praktikumsversuche ein, wie er in dieser oder ähnlicher Form an vielen Hochschulen durchgeführt wird: die thermische Analyse von Zustandssystemen. Ziel ist es, die Kenntnisse über Zustandsdiagramme und Phasenumwandlungen zu festigen. Durch Anwendung der Hebelbeziehung sollen die Phasenanteile in Abhängigkeit von der chemischen Zusammensetzung der Legierung und der Temperatur ermittelt werden. Metallographische Untersuchungen an den einzelnen Legierungen sollen den komplexen Zusammenhang von Erstarrungsvorgängen und dem entstehenden Gefüge unter Berücksichtigung der chemischen Zusammensetzung der Legierung verdeutlichen.
Mithilfe einer ausführlichen Anleitung kann man sich detailliert auf den Praktikumsversuch vorbereiten, so dass die Inhalte, die Durchführung und das Ziel des Versuchs verstanden werden und ein maximaler Erkenntnisgewinn erreicht wird.
Die ausführliche Beschreibung der theoretischen Grundlage soll die Versuchsvorbereitung erleichtern und das naturwissenschaftliche und werkstofftechnische Basiswissen festigen. Es folgen wichtige Hinweise für die korrekte Versuchsdurchführung, Tipps zur Auswertung und Vorschläge zur normgerechten Protokollierung. Die im Buch gestellten Fragen zur Versuchsvorbereitung dienen der Überprüfung des Wissensstandes.
Aktualisiert: 2022-10-11
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Die werkstofftechnischen Grundlagen werden in Vorlesungen vermittelt und in Seminaren gefestigt. Weiterer wichtiger Bestandteil sind die Praktika. Studierende sollen zum einen praktische Fähigkeiten bei der Werkstoffprüfung erwerben, andererseits ist es wichtig für sie, die Ursachen für die ermittelten Eigenschaften zu erkennen.
Dieses Buch führt umfassend in einen der wichtigsten Praktikumsversuche ein, wie er in dieser oder ähnlicher Form an vielen Hochschulen durchgeführt wird: die Beeinflussung von Werkstoffeigenschaften von Stählen durch Wärmebehandlung. Das Praktikum soll den Zusammenhang von chemischer Zusammensetzung, Temperatur, Abkühlgeschwindigkeit/Abkühlmedium, Gefüge und der daraus resultierenden Härte herstellen. Damit werden die Grundlagen für das Verständnis des Temperatur-Zeit-Regimes bei den Wärmebehandlungsverfahren Härten + Anlassen und beim Normalglühen gelegt. Ein weiteres Ziel des Praktikums besteht darin, beim Wärmebehandlungsverfahren Härten das korrekte Abkühlmedium zu wählen.
Mithilfe einer ausführlichen Anleitung kann man sich detailliert auf den Praktikumsversuch vorbereiten, so dass die Inhalte, die Durchführung und das Ziel des Versuchs verstanden werden und ein maximaler Erkenntnisgewinn bei den Studierenden erreicht wird.
Die ausführliche Beschreibung der theoretischen Grundlage soll die Versuchsvorbereitung erleichtern und das naturwissenschaftliche und werkstofftechnische Basiswissen festigen. Es folgen wichtige Hinweise für die korrekte Versuchsdurchführung, Tipps zur Auswertung und Vorschläge zur normgerechten Protokollierung. Die im Buch gestellten Fragen zur Versuchsvorbereitung dienen der Überprüfung des Wissensstandes.
Aktualisiert: 2022-10-11
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Die numerische Simulation von Wärmebehandlungsprozessen gewinnt bei der Auslegung großer und komplexer Wälzlagerkomponenten zunehmend an Bedeutung. Da die hierfür benötigten thermophysikalischen und thermomechanischen Werkstoffkennwerte stark von der jeweiligen Gefügezusammensetzung des Werkstoffes abhängen, ist eine exakte Beschreibung des Umwandlungsverhaltens von entscheidender Bedeutung für die Genauigkeit der Wärmebehandlungssimulation. Vor diesem Hintergrund ist es das übergeordnete Ziel dieser Arbeit, ein genaueres Verständnis der Einflussfaktoren auf die Phasenumwandlung von durchhärtenden Wälzlagerstählen zu generieren sowie eine Methodik zur vereinfachten Kennwertermittlung und exakten mathematischen Abbildung des Umwandlungsverhaltens für die FE-Simulation von Wärmebehandlungsprozessen zu erarbeiten.
Durch die gewonnenen Erkenntnisse wird der Aufwand für die Charakterisierung neuer Werkstoffchargen sowie bekannter Werkstoffchargen bei abweichenden Austenitisierungsbedingungen reduziert und die Genauigkeit der Simulationsergebnisse entscheidend erhöht.
Aktualisiert: 2020-09-10
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Das vorliegende Buch vermittelt die Grundlagen zur Berechnung von Kälteanlagen und Wärmepumpen. Hierzu zählen- die Bemessung von Kühllasten,- die Auswahl von Verfahren und Kältemitteln und- die Berechnung der erforderlichen Komponenten.Zusammenhänge werden verständlich hergeleitet und anhand eingehender Praxisbeispiele erörtert. Die Gliederung des Buches folgt einer klaren didaktischen Linie. Aus dem Abkühlverhalten verschiedener Stoffe wird auf Kälteverfahren unterschiedlicher Komplexität und schließlich auf das Thema Wärmeübertragung übergeleitet. Der Schwierigkeitsgrad der basierenden thermodynamischen Konzepte wird dabei stufenweise gesteigert. Das Buch eignet sich daher auch zum Selbststudium.Die Zielgruppe dieses Buches sind Studierende der Fachrichtungen Maschinenbau, Verfahrenstechnik, Versorgungstechnik, Energietechnik und Umwelttechnik. Zudem richtet es sich an Ingenieure in den Bereichen Kälteanlagenbau, Automobilindustrie und Verfahrenstechnik sowie an Hersteller von Wärmepumpen, Lebensmitteltechnik und Raumlufttechnik.
Aktualisiert: 2023-04-01
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Im Zuge der Weiterentwicklung von Downsizing Konzepten zu verbrauchsoptimierten Dieselmotoren nehmen die spezifischen Leistungen von Pkw- und Lkw-Motoren stetig zu. Aufgrund dessen zeigten sich neuartige Schadensbilder bei Aluminiumkolben, weshalb im Rahmen des Verbundprojektes „Wärmeübergang an Hochleistungs-Dieselmotoren-Kolben“ der Bayerischen Forschungsstiftung das Hauptaugenmerk auf die Interaktion zwischen dem brennenden Dieselspray und dem Kolben gelegt wurde. Im Rahmen dieser Arbeit wurden zunächst die Einsatzgrenzen aktueller Aluminiumkolben, sowohl für die Anwendung im Pkw, als auch im Lkw, untersucht. Auf den gewonnenen Erkenntnissen basierend, wurden die Auswirkungen eines selektiv umgeschmolzenen Muldenrandes und der Applikation von Wärmedämmschichten hinsichtlich einer Erweiterung des Anwendungsgebietes näher betrachtet. Darüber hinaus wurden zwei Stähle auf ihre Eignung als Kolbenwerkstoff untersucht und den Potentialen der zuvor erwähnten Werkstoffsysteme gegenübergestellt.
Aktualisiert: 2020-09-10
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Aktualisiert: 2023-03-14
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First discovered in 2006, γ′-strengthened Co-base superalloys represent a very young class of structure materials. Due to their high melting point relative to the traditional base element Ni, they have the potential to increase the maximum service temperature of modern gas turbines and thus, the potential to improve energy efficiency. To approach commercial maturity, a detailed understanding of the alloying elements’ influence on the structure-property relationships is indispensable.
Using a set of systematic model alloy series, the influence of key alloying elements on Co- and Co/Ni-base superalloys is examined in terms of precipitate fraction, phase stability and phase composition, transformation temperatures, lattice misfit and, ultimately, mechanical properties. One significant result is that Ni- and Co-base alloys can exhibit vastly different thermo-physical and mechanical properties despite having similar base elements and the same structural arrangement.
The results of this work were utilized to inform the development of oxidation-resistant, multi-component Co-base superalloys with improved creep properties. The property profile of these alloys is promising for applications at intermediate temperatures, such as turbine wheels for stationary gas turbines and disks used in aircraft engines.
Aktualisiert: 2020-01-07
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Die zentrale Zielsetzung der hier vorliegenden Dissertation ist die numerische Simulation von Hybridumformungsprozessen unter besonderer Berücksichtigung der Phasenumwandlung. Zur Abbildung der spezifischen Vorgänge in diesem Prozess werden zwei Modellierungsstrategien, ein makroskopisch-phänomenologischer und ein mikromechanischer Mehrskalenansatz verfolgt. Das entwickelte thermodynamisch konsistente, phänomenologische Mehrphasenmodell vereint in sich vielfältige Eigenschaften wie zeit- und temperaturabhängige Phasenumwandlung, Austenitisierung, Umwandlungsplastizität, Volumenveränderung, temperatur- und mikrostukturabhängige Elasto- bzw. Viskoplastizität. Die auf der numerischen Implementierung basierende FEM-Simulation des Hybridumformprozesses zeigt eine sehr gute Übereinstimmung mit der Gefügeverteilung in der realen Welle und veranschaulicht die Möglichkeiten der Vorhersagbarkeit der Phasenverteilung durch Variation der Prozessparameter.
Ferner wird ein physikalisch motiviertes und thermodynamisch konsistentes Mehrskalenmodell für N-Körner und n-Bainitvarianten entwickelt, welches das elasto-viskoplastische Verhalten mit der Phasenumwandlung in einer polykristallinen Struktur kombiniert. Das implementierte Mehrskalenmodell bildet die Volumenänderung infolge der Phasenumwandlung, die Umwandlungsplastizität, die Rückverformung der umwandlungsplastischen Verzerrung sowie den Magee- und den Greenwood- Johnson-Effekt ab. Diese Phänomene werden für verschiedene Belastungen quantitativ evaluiert.
Aktualisiert: 2020-12-08
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Die Phasenumwandlungen bei der Wärmebehandlung von ausferritischem Gusseisen (ADI) wurden mittels In-situ-Neutronendiffraktometrie charakterisiert. Aufgrund der Phasenselektivität des Messverfahrens und der hohen Eindringtiefe der Neutronenstrahlen konnten erstmalig sowohl der kontinuierliche Verlauf der Austenit-Ferrit-Umwandlung als auch die entsprechenden Kohlenstoffgehalte der beteiligten Phasen ermittelt werden. Anhand der Messdaten wurden thermodynamische Theorien zum Ferrit-Bildungsmechanismus diskutiert, die Kinetik der ADI-Phasenumwandlung mittels Avrami-Gleichungen modelliert und detaillierte Schaubilder zur Darstellung der Phasenumwandlung und der Kohlenstoffanreicherung aufgestellt.
Phase transformations in austempered ductile iron (ADI) during heat treatment were characterised by in-situ neutron diffraction. For the first time both the austenite-ferrite transformation and the carbon content of the phases could be measured continuously due to the phase-selective measurement technique and the high penetration depth of neutron radiation. Based on the measuring data thermodynamic theories of ferrite nucleation were discussed, ADI phase transformation kinetics was modelled by Avrami equations and detailed diagrams depicting phase transformation and carbon enrichment were derived.
Aktualisiert: 2020-12-08
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Aktualisiert: 2019-01-14
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Das vorliegende Buch vermittelt die Grundlagen zur Berechnung von Kälteanlagen und Wärmepumpen. Hierzu zählen- die Bemessung von Kühllasten,- die Auswahl von Verfahren und Kältemitteln und- die Berechnung der erforderlichen Komponenten.Zusammenhänge werden verständlich hergeleitet und anhand eingehender Praxisbeispiele erörtert. Die Gliederung des Buches folgt einer klaren didaktischen Linie. Aus dem Abkühlverhalten verschiedener Stoffe wird auf Kälteverfahren unterschiedlicher Komplexität und schließlich auf das Thema Wärmeübertragung übergeleitet. Der Schwierigkeitsgrad der basierenden thermodynamischen Konzepte wird dabei stufenweise gesteigert. Das Buch eignet sich daher auch zum Selbststudium.Die Zielgruppe dieses Buches sind Studierende der Fachrichtungen Maschinenbau, Verfahrenstechnik, Versorgungstechnik, Energietechnik und Umwelttechnik. Zudem richtet es sich an Ingenieure in den Bereichen Kälteanlagenbau, Automobilindustrie und Verfahrenstechnik sowie an Hersteller von Wärmepumpen, Lebensmitteltechnik und Raumlufttechnik.
Aktualisiert: 2023-04-03
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Das Ziel der vorliegenden Arbeit war die gezielte Einstellung lokaler Phasenumwandlungen in metastabilen austenitischen Stählen mittels Verfahren der Massivumformung. Der inhaltliche Schwerpunkt lag dabei auf der experimentellen Untersuchung des Einflusses verschiedener Umformparameter auf die Umwandlung des austenitischen Gefüges in Martensit. Anhand von Stufenstauchversuchen erfolgte zunächst die Ermittlung des grundlegenden Zusammenhangs zwischen den einzelnen Umformparametern und der resultierenden Phasenumwandlung unter Druckbeanspruchung. Verwendet wurden dafür exemplarisch die drei metastabil austenitischen Werkstoffe 1.4301, 1.4404 und 1.4571. Aus den Grundlagenuntersuchungen wurden verschiedene Methoden zur umformtechnischen Erzeugung lokaler martensitischer Phasenanteile abgeleitet. Das Ziel dieser experimentellen Versuchsreihen war die Qualifizierung unterschiedlicher Verfahren der Massivumformung zur Einstellung lokal erhöhter Festigkeiten im austenitischen, duktilen Grundgefüge sowie die Steigerung der Härte in oberflächennahen Bereichen.
Aktualisiert: 2019-11-07
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