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sodass die Voraussetzungen für eine minimale Wärmeableitung durch das Thermoelement selbst und eine geringe Ansprechzeit des Thermoelementes gewährleistet waren. Nach [24] garantierte die gewählte Probenform einen konstanten Temperaturverlauf und damit gleichartiges Gefüge über eine Länge von 20 mm. Die anlagenbedingten Abweichungen von der Sollspitzentemperatur haben nach [24, 25] keinen Einfluss auf die Umwandlung. Bild 2-2. Probenformen; a) Dilatometerprobe, b) Zugprobe, c) Kerbschlagprobe, Kerb geschliffen für 13MnCuNi und 13MnNiCu. Aus den Dilatometerproben wurden nach einer Härtemessung Zug- und Kerbschlagproben entsprechend Bild 2-2 gefertigt. Die dilatometrischen Messungen und mechanisch-technologischen Untersuchungen wurden durch metallographische Untersuchungen ergänzt. Die Bestimmung der prozentualen Gefügeanteile erfolgte ebenfalls mit einer kombinierten Methode, die auf dilatometrischer Messung und metallographischer Untersuchung basiert [23, 24]. Für ausgewählte, dilatometrisch schwierig auswertbare Fälle wurde ein Differenzierverstärker eingesetzt. Für jedes Schaubild wurden zwischen 40 und 50 Dilatometerproben untersucht. Zur besseren Übersichtlichkeit wurden jeweils nur einige der 40 bis 50 Abkühlungszyklen in das Schweiß-ZTU-Schaubild eingezeichnet. Einheitlich wurde für alle Schaubilder als Nullpunkt der Zeitachse der Durchgang des Abkühlungszyklus durch 850 °C gewählt. Mit der einheitlichen Festlegung des Nullpunktes der Zeitachse ist eine bessere Vergleichbarkeit der Schaubilder verschiedener Stahlmarken gegeben (Bild 2-1). Die Bestimmung der A c1 - und A c3 -Punkte erfolgte mit einem Dilatometer nach Bollenrath der Fa. Leitz, Wetzlar, bei Aufheizgeschwindigkeiten von 3 K/min. 2.3 Diagramme der mechanisch-technologischen Gütewerte Um dem Anwender weitere zweckdienliche Angaben für die Beurteilung der Betriebsbewährung der verschiedenartigen Gefügezusammensetzungen zu bieten, wurde jedes Schweiß-ZTU-Schaubild durch ein Diagramm der mechanisch-technologischen Gütewerte ergänzt, aus dem in Abhängigkeit von der Abkühlzeit zwischen 850 und 500 °C die Gütewerte Härte, Zugfestigkeit, 0,2-Dehngrenze, Bruchdehnung, Brucheinschnürung und Kerbschlagarbeit zu ersehen sind. 5
Diese Gütewerte wurden mit Probenformen nach Bild 2-2 bestimmt. Die Proben wurden nach der schweißsimulierenden Behandlung aus den Dilatometerproben hergestellt. Die Ergebnisse der mechanischen Prüfung wurden statistisch verarbeitet und als Polynome geplottet. Dabei wurden folgende Polynomgrade und Stricharten zur Kennzeichnung der einzelnen Gütewerte verwendet: Polynom 5. Gr.: ––– Härte HV 30 Polynom 4. Gr.: -.-.- Zugfestigkeit R m -.-.- Dehngrenze R p0,2 Polynom 3. Gr.: - - - Brucheinschnürung Z ––– Bruchdehnung A 5 ........ Kerbschlagarbeit K Wenige, hiervon abweichende Zuordnungen sind nicht extra gekennzeichnet worden. Verwechslungen zwischen R m und R p0,2 sind trotz gleicher Stricharten nicht möglich, da R m immer über R p0,2 liegt. Verwechslungen zwischen HV 30 und A 5 können ebenfalls vermieden werden, wenn beachtet wird, dass HV 30 im Allgemeinen zu kürzeren Zeiten hin ansteigt, A 5 aber abfällt. Für die eingezeichneten Kurvenverläufe wurden die Reststreuungen s R in die Eigenschaftsdiagramme aufgenommen. Die Reststreuung s R wurde nach den Regeln der Ausgleichsrechnung als mittlerer Fehler bestimmt aus ∆ (1) mit N = Anzahl der Messwerte, n = Grad des Polynoms. Die Einheit des mittleren Fehlers entspricht der der jeweiligen Eigenschaft, also HV 30 für die Härte, N/mm² oder MPa für Zugfestigkeit und 0,2-Dehngrenze, % für Bruchdehnung und Brucheinschnürung und J für die Kerbschlagarbeit. Der Anwender erhält damit eine zusätzliche Information über die gemessenen Streubandbreiten und über zu erwartende Abweichungen. In einigen Fällen reichte die Probenanzahl nicht aus, um eine statistische Auswertung vornehmen zu können. In diesen Fällen wurden die Kurvenverläufe von Hand ausgestrakt und sind durch den Hinweis „s 0 nicht bestimmt“ im Diagramm kenntlich gemacht worden. In Ausnahmefällen wurden die Kurvenverläufe nach Regressionsgleichungen berechnet [13]. Diese Diagramme erhielten den Hinweis „berechnet“. Beispiele dafür sind die Diagramme R 12, R 24, R 29 und GS 9. Beachtet werden muss, dass die Kerbschlagarbeit in der Regel wegen der verwendeten geringen Probenabmessungen nicht derjenigen entspricht, die an Kerbschlagbiegeproben üblicher Abmessungen (zum Beispiel Charpy-V-Proben, DVM-Proben usw.) bestimmt wird. Ausnahmefälle sind zum Beispiel die Stahlgusschargen GS 7 und GS 8. Die Angaben zur Kerbschlagarbeit gestatten deshalb nur einen Vergleich der untersuchten Stähle untereinander und weisen auf Abkühlzeitbereiche mit optimaler bzw. verringerter Zähigkeit des zugehörigen Gefüges hin. In allen Fällen wurde die Kerbschlagarbeit bei Raumtemperatur ermittelt. Alle übrigen Gütewerte entsprechen denen, die mit standardisierten Normproben ermittelt werden, und sind mit Angaben aus Werkstoffnormen vergleichbar. Zusätzlich wurden – außer für Schweißgut – die mechanischen Gütewerte des Ausgangszustandes neben dem Schweiß-ZTU-Schaubild angegeben. 2.4 Thermo-mechanische Simulationsanlage vom Typ „Gleeble 3500“ Ab 1996 kam an der Schweißtechnischen Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH (SLV M-V) zwecks Simulation von Schweißzyklen eine konduktiv arbeitende „Gleeble 3500“-Anlage zum Einsatz. Nachfolgend werden daher die relevanten Unterschiede in Messtechnik, Probenform sowie Versuchsablauf und -auswertung im Vergleich zum induktiven Hochgeschwindigkeitsdilatometer an der Universität Rostock beschrieben. Darüber hinaus kann sich der Leser auf die Inhalte der bisherigen Abschnitte beziehen. Der Hersteller der „Gleeble 3500“-Anlage, das US-amerikanische Unternehmen Dynamic Systems Incorporation (DSI), entwickelt und baut thermomechanische Simulationsanlagen seit 1960. Die Markenbezeichnung „Gleeble“ ist nicht erklärt. Der Typ „3500“ entspricht der 3. Generation. Zu jedem Anlagentyp gibt es verschiedene kundenspezifische Ausführungsvarianten. 6
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