TY - THES

T1 - Gleitstufenuntersuchungen an austenitischen Stahlproben mittels Rasterkraftmikroskopie

AU - Gürkan, Nurdogan

N1 - gesperrt bis null

PY - 2010

Y1 - 2010

N2 - Durch ein unterschiedliches Legierungskonzept wurden zwei verschiedene austenitische rostfreie Stähle hergestellt. Es handelt sich dabei um CrNiMoN- (A975) und CrMnN-(P556) Stähle. Für die Versuche wurden aus den beiden austenitischen Stahlsorten jeweils drei Verfestigungszustände gefertigt. Die Zugproben wurden mit einer servohydraulischen Universalprüfmaschine jeweils bei konstanter Oberspannung (500 MPa) im Zug-Schwell-Bereich sowie bei konstanter relativer Last (Verhältnis von oberer Prüfspannung (σw) zu Zugfestigkeit (Rm) (σw / Rm = const. = 0,6)) geprüft. Weil der Anwendungsbereich dieser Werkstoffe oft unter aggressiven Umgebungsbedingungen und bei höheren Temperaturen liegt, müssen diese Stähle neben guten mechanischen Eigenschaften auch ausreichende Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Bei mechanischer Belastung dieser Werkstoffe können sich lokale Gleitungen bilden, deren Ex- und Intrusionen die mechanischen Eigenschaften und die Korrosionsanfälligkeit stark beeinflussen. Die paarweisen Ex- und Intrusionen bilden an der Materialoberfläche Gleitstufen und Mikrokerben. Die neu entstandenen Oberflächenbereiche sind unter aggressiven Umgebungsbedingungen für Korrosion sehr anfällig. Um die neuen Oberflächenbereiche quantifizieren zu können, bietet sich die moderne Rastersondenmikroskopie an, die die wahre Oberflächentopographie mit Nanometerauflösung liefert. In dieser Diplomarbeit wurden plastifizierte Bereiche - in Bruchnachbarschaft - bezüglich der Entwicklung des Gleitverhaltens austenitischer rostfreier Stähle mittels Rasterkraftmikroskopie (AFM) untersucht. Aus Querschnittsprofilen der AFM-Aufnahmen wurden danach die einzelnen Höhen und Breiten der Gleitstufen ermittelt. Am Ende dieser Arbeit ist ein Vergleich von P556- und A975-Stählen in Bezug auf Höhe und Breite der ausgewerteten Gleitstufen in Diagrammen zusammengestellt. Die ausgewerteten Messergebnisse für die Höhen und Breiten der Gleitstufen ergeben für die lösungsgeglühten Stahlproben kleinere Werte als für die kaltverformten. Weiterhin wird das Wenzel-Verhältnis - das Verhältnis von wahrer Länge zur projizierten Länge - ermittelt. Das Wenzel-Verhältnis der untersuchten Stähle ergibt mit zunehmendem Verfestigungsgrad kleinere Werte. Unter konstanter relativer Last weist das Wenzel-Verhältnis für P556 größere Werte als für A975 auf.

AB - Durch ein unterschiedliches Legierungskonzept wurden zwei verschiedene austenitische rostfreie Stähle hergestellt. Es handelt sich dabei um CrNiMoN- (A975) und CrMnN-(P556) Stähle. Für die Versuche wurden aus den beiden austenitischen Stahlsorten jeweils drei Verfestigungszustände gefertigt. Die Zugproben wurden mit einer servohydraulischen Universalprüfmaschine jeweils bei konstanter Oberspannung (500 MPa) im Zug-Schwell-Bereich sowie bei konstanter relativer Last (Verhältnis von oberer Prüfspannung (σw) zu Zugfestigkeit (Rm) (σw / Rm = const. = 0,6)) geprüft. Weil der Anwendungsbereich dieser Werkstoffe oft unter aggressiven Umgebungsbedingungen und bei höheren Temperaturen liegt, müssen diese Stähle neben guten mechanischen Eigenschaften auch ausreichende Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Bei mechanischer Belastung dieser Werkstoffe können sich lokale Gleitungen bilden, deren Ex- und Intrusionen die mechanischen Eigenschaften und die Korrosionsanfälligkeit stark beeinflussen. Die paarweisen Ex- und Intrusionen bilden an der Materialoberfläche Gleitstufen und Mikrokerben. Die neu entstandenen Oberflächenbereiche sind unter aggressiven Umgebungsbedingungen für Korrosion sehr anfällig. Um die neuen Oberflächenbereiche quantifizieren zu können, bietet sich die moderne Rastersondenmikroskopie an, die die wahre Oberflächentopographie mit Nanometerauflösung liefert. In dieser Diplomarbeit wurden plastifizierte Bereiche - in Bruchnachbarschaft - bezüglich der Entwicklung des Gleitverhaltens austenitischer rostfreier Stähle mittels Rasterkraftmikroskopie (AFM) untersucht. Aus Querschnittsprofilen der AFM-Aufnahmen wurden danach die einzelnen Höhen und Breiten der Gleitstufen ermittelt. Am Ende dieser Arbeit ist ein Vergleich von P556- und A975-Stählen in Bezug auf Höhe und Breite der ausgewerteten Gleitstufen in Diagrammen zusammengestellt. Die ausgewerteten Messergebnisse für die Höhen und Breiten der Gleitstufen ergeben für die lösungsgeglühten Stahlproben kleinere Werte als für die kaltverformten. Weiterhin wird das Wenzel-Verhältnis - das Verhältnis von wahrer Länge zur projizierten Länge - ermittelt. Das Wenzel-Verhältnis der untersuchten Stähle ergibt mit zunehmendem Verfestigungsgrad kleinere Werte. Unter konstanter relativer Last weist das Wenzel-Verhältnis für P556 größere Werte als für A975 auf.

KW - Korrosionsbeständiger austenitischer Stahl

KW - Rasterkraftmikroskopie

KW - Gleitstufen

KW - Austenitic steels

KW - corrosion fatigue

KW - atomic-force microscopy

KW - slip steps

M3 - Diplomarbeit

ER -