TY - BOOK

T1 - Bruchmechanisches Verhalten von hochfesten Baustählen und deren Schweißverbindungen

AU - Horn, Andreas

N1 - gesperrt bis 17-10-2019

PY - 2014

Y1 - 2014

N2 - Durch den Einsatz von höherfesten Stählen in sicherheitskritischen Bauteilen wird neben der klassischen spannungsbasierten Auslegung die bruchmechanische Bewertung immer wichtiger. Dazu wurden zusätzlich zu den mechanisch technologischen Eigenschaften auch die statischen und zyklischen bruchmechanischen Eigenschaften bestimmt. Folgende drei Schwerpunkte wurden in dieser Arbeit betrachtet: • Einfluss der Temperatur auf die mechanischen Eigenschaften eines thermomechanisch gewalzten und beschleunigt abgekühlten (TMCP) Grundwerkstoffes. • Vergleich der Eigenschaften der Wärmeeinflusszonen eines TMCP und eines vergüteten (QT) Grundwerkstoffes der Festigkeitsklasse 620 MPa. • Vergleich einer Metallaktivgas- (MAG) und einer Unterpulver- (UP) Schweißung im geschweißten und im wärmenachbehandelten Zustand. Die Temperaturabhängigkeit wurde mittels Kerbschlagbiegeversuchen und bruchmechanischen Untersuchungen (KJc-Werte) an compact tension (CT) und single edge notch bending (SENB) Proben bestimmt. Aus den Ergebnissen der Kerbschlagbiegeversuche wurde mit der in FITNET beschriebenen Methode eine Masterkurve bestimmt. Die Bestimmung der Masterkurve aus der Bruchzähigkeit erfolgte nach der ASTM E1921. Beim Vergleich der Masterkurven, die aus der Kerbschlagarbeit und den bruchmechanischen Versuchen bestimmt wurden, zeigt sich eine sehr gute Übereinstimmung. Des Weiteren wurde für den TMCP Werkstoff die Spaltbruchspannung mittels der FE-Berechnung und den experimentellen Ergebnissen bestimmt. Beim Vergleich des TMCP- mit dem QT-Grundwerkstoff zeigt der TMCP-Werkstoff in Hinblick auf die bruchmechanischen Untersuchungen deutliche Vorteile in der Wärmeeinflusszone. Bei der Härtemessung und den Zugversuchen wird beim QT-Werkstoff eine wesentliche Erhöhung der Härte bzw. Festigkeit der Feinkorn- und der Grobkornzone festgestellt. Hingegen zeigt der TMCP-Grundwerkstoff aufgrund seines niedrigen Kohlenstoffgehaltes keine wesentliche Aufhärtung. Die untersuchte UP-Schweißung weist tendenziell höhere Festigkeitskennwerte als die MAG-Schweißung auf, gleichzeitig sind die Bruchdehnungen bei der UP-Schweißung etwas geringer. Bei den statischen sowie auch bei den zyklischen bruchmechanischen Versuchen werden bei den MAG-Schweißungen tendenziell höhere Risswiderstände ermittelt. Die Wärmenachbehandlung führt zu einer Homogenisierung der mechanischen Eigenschaften. Bei der UP-Schweißung sind des Weiteren auch eine breitere Wärmeeinflusszone sowie eine höhere Korngröße in der Grobkornzone zu beachten.

AB - Durch den Einsatz von höherfesten Stählen in sicherheitskritischen Bauteilen wird neben der klassischen spannungsbasierten Auslegung die bruchmechanische Bewertung immer wichtiger. Dazu wurden zusätzlich zu den mechanisch technologischen Eigenschaften auch die statischen und zyklischen bruchmechanischen Eigenschaften bestimmt. Folgende drei Schwerpunkte wurden in dieser Arbeit betrachtet: • Einfluss der Temperatur auf die mechanischen Eigenschaften eines thermomechanisch gewalzten und beschleunigt abgekühlten (TMCP) Grundwerkstoffes. • Vergleich der Eigenschaften der Wärmeeinflusszonen eines TMCP und eines vergüteten (QT) Grundwerkstoffes der Festigkeitsklasse 620 MPa. • Vergleich einer Metallaktivgas- (MAG) und einer Unterpulver- (UP) Schweißung im geschweißten und im wärmenachbehandelten Zustand. Die Temperaturabhängigkeit wurde mittels Kerbschlagbiegeversuchen und bruchmechanischen Untersuchungen (KJc-Werte) an compact tension (CT) und single edge notch bending (SENB) Proben bestimmt. Aus den Ergebnissen der Kerbschlagbiegeversuche wurde mit der in FITNET beschriebenen Methode eine Masterkurve bestimmt. Die Bestimmung der Masterkurve aus der Bruchzähigkeit erfolgte nach der ASTM E1921. Beim Vergleich der Masterkurven, die aus der Kerbschlagarbeit und den bruchmechanischen Versuchen bestimmt wurden, zeigt sich eine sehr gute Übereinstimmung. Des Weiteren wurde für den TMCP Werkstoff die Spaltbruchspannung mittels der FE-Berechnung und den experimentellen Ergebnissen bestimmt. Beim Vergleich des TMCP- mit dem QT-Grundwerkstoff zeigt der TMCP-Werkstoff in Hinblick auf die bruchmechanischen Untersuchungen deutliche Vorteile in der Wärmeeinflusszone. Bei der Härtemessung und den Zugversuchen wird beim QT-Werkstoff eine wesentliche Erhöhung der Härte bzw. Festigkeit der Feinkorn- und der Grobkornzone festgestellt. Hingegen zeigt der TMCP-Grundwerkstoff aufgrund seines niedrigen Kohlenstoffgehaltes keine wesentliche Aufhärtung. Die untersuchte UP-Schweißung weist tendenziell höhere Festigkeitskennwerte als die MAG-Schweißung auf, gleichzeitig sind die Bruchdehnungen bei der UP-Schweißung etwas geringer. Bei den statischen sowie auch bei den zyklischen bruchmechanischen Versuchen werden bei den MAG-Schweißungen tendenziell höhere Risswiderstände ermittelt. Die Wärmenachbehandlung führt zu einer Homogenisierung der mechanischen Eigenschaften. Bei der UP-Schweißung sind des Weiteren auch eine breitere Wärmeeinflusszone sowie eine höhere Korngröße in der Grobkornzone zu beachten.

KW - Construction Steel

KW - Fracture mechanics

KW - Baustahl

KW - Bruchmechanik

M3 - Dissertation

ER -