Zugl.: Darmstadt, Techn. Universiẗat, Diss., 2009.

Freiberg (Sachsen), Techn. Universiẗat, Diss., 2001.

Freiberg (Sachsen), Techn. Universiẗat, Diss., 2005.

Zugl.: Saarbrücken, Univ., Diss., 2008

Gerade in Hinblick auf die Kombination aus hervorragender Festigkeit, relativ guter Zähigkeit und Dauerfestigkeit sowie beachtlicher Verschleißbeständigkeit macht bainitisches Gusseisen mit Kugelgrafit und dabei besonders das ADI (Austempered Duktile Iron) durch sein ausferritisches Gefüge seine Vorteile gegenüber Gusseisenwerkstoffen insbesondere Gusseisen mit Kugelgraphit und auch Stahlguss deutlich. Die konventionelle Herstellung von ADI erfolgt über ein Austenitisieren und ein anschließendes Abschrecken und Halten im Salzbad. Die Salzbadbehandlung stellt einen technologisch und ökologisch problematischen Prozess dar. Im Rahmen dieser Arbeit wurde im Labormaßstab eine neue Technologie, die auf dem Einfluss des Nickels auf die Martensitstarttemperatur des Gusseisens und auf seinen zahlreichen positiven Wirkungen basiert, zur alternativen Herstellung von ausferritischem Gusseisen mit Kugelgraphit erforscht. Des Weiteren wurde der Einfluss von erhöhten Nickelzusätzen auf die mechanischen Eigenschaften des nach konventioneller Wärmebehandlung im Salzbad hergestellten bainitischen Gusseisens mit Kugelgraphit untersucht. Als Ergebnis ergibt sich eine deutliche Reduzierung der Ms-Temperatur bis unter 100°C und damit die Möglichkeit einfacher, wirtschaftlicher und ökologischer Fertigung. Jedoch zeigte sich auch ein Einfluss des Nickels auf die erreichbaren Eigenschaften, der ggf. für die Anwendung berücksichtigt werden muss.

Gerade in Hinblick auf die Kombination aus hervorragender Festigkeit, relativ guter Zähigkeit und Dauerfestigkeit sowie beachtlicher Verschleißbeständigkeit macht bainitisches Gusseisen mit Kugelgrafit und dabei besonders das ADI (Austempered Duktile Iron) durch sein ausferritisches Gefüge seine Vorteile gegenüber Gusseisenwerkstoffen insbesondere Gusseisen mit Kugelgraphit und auch Stahlguss deutlich. Die konventionelle Herstellung von ADI erfolgt über ein Austenitisieren und ein anschließendes Abschrecken und Halten im Salzbad. Die Salzbadbehandlung stellt einen technologisch und ökologisch problematischen Prozess dar. Im Rahmen dieser Arbeit wurde im Labormaßstab eine neue Technologie, die auf dem Einfluss des Nickels auf die Martensitstarttemperatur des Gusseisens und auf seinen zahlreichen positiven Wirkungen basiert, zur alternativen Herstellung von ausferritischem Gusseisen mit Kugelgraphit erforscht. Des Weiteren wurde der Einfluss von erhöhten Nickelzusätzen auf die mechanischen Eigenschaften des nach konventioneller Wärmebehandlung im Salzbad hergestellten bainitischen Gusseisens mit Kugelgraphit untersucht. Als Ergebnis ergibt sich eine deutliche Reduzierung der Ms-Temperatur bis unter 100°C und damit die Möglichkeit einfacher, wirtschaftlicher und ökologischer Fertigung. Jedoch zeigte sich auch ein Einfluss des Nickels auf die erreichbaren Eigenschaften, der ggf. für die Anwendung berücksichtigt werden muss.

Zugl.: Darmstadt, Univ., Diss., 2009

Ziel der Arbeit war die Entwicklung des Elektronenstrahl-Mehrspot/Mehrprozess-Schweißens für Gusseisen/Gusseisen- und Gusseisen/Stahl-Verbindungen ohne Schweißzusatzstoffe. Im Vergleich zum Einbad-Schweißen entsteht beim Mehrbad-Schweißen eine porenarme Schweißnaht, gleichzeitig senkt sich die Schweißnahthärte geringfügig ab. Dabei kann die Kaltrissbildung in der Schweißnaht für arteigene Gusseisen-Verbindungen nicht unterdrückt werden. Für Mischverbindungen ist der Strahlversatz der bestimmende Schweißparameter beim Mehrbad-Schweißen. Über diesen kann sowohl die chemische Zusammensetzung der Schweißnaht eingestellt als auch ohne Vorwärmen eine kaltrissfreie Schweißnaht für Gusseisen/Stahl-Verbindungen erzeugt werden. Für die prozessintegrierte Wärmebehandlung der Fügezone wurde ein neues EB-Thermofeld entwickelt. Durch den Thermofeldeinsatz konnte die Aufhärtung in der Schmelz- und Wärmeeinflusszone signifikant reduziert werden und die mechanischen Eigenschaften der Schweißverbindungen wurden deutlich verbessert.

Ein im Kupolofen erschmolzenes Eisen hat einen höheren Schwefelgehalt, als ein im Induktionsofen hergestelltes Eisen. Ist eine weitere Verwendung für die Herstellung von Gusseisen mit Vermikulargraphit vorgesehen, muss entschwefelt werden. Das Entschwefeln von Gusseisenschmelzen in Zielkorridore ist anspruchsvoll, da die Prozessgrenzen insbesondere bei der Herstellung des Werkstoffs Gusseisen mit Vermikulargraphit äußerst eng sind. Hier können eine zu starke Entschwefelung, und damit ein zu hoher Anstieg des Magnesiumgehaltes in der Schmelze vor der GJV-Behandlung, die Herstellung eines Gussteils aus GJV unmöglich machen. Allein die Kenntnis der absoluten Schwefel- und Magnesiumgehalte ist nicht ausreichend. Die zusätzliche Kenntnis der Sauerstoffaktivität bringt weitere Erkenntnisse. Ziel der Arbeit war es, die metallurgischen Wirkungsweisen der Elemente Schwefel, Magnesium und Sauerstoff während einer Entschwefelung so weit wie möglich zu quantifizieren und folglich Zusammenhänge herauszustellen und nachzuweisen. Zur Anwendung kamen hierbei insbesondere die Sauerstoffaktivitätsmessung und die thermische Analyse.

Ziel der Arbeit war die Entwicklung des Elektronenstrahl-Mehrspot/Mehrprozess-Schweißens für Gusseisen/Gusseisen- und Gusseisen/Stahl-Verbindungen ohne Schweißzusatzstoffe. Im Vergleich zum Einbad-Schweißen entsteht beim Mehrbad-Schweißen eine porenarme Schweißnaht, gleichzeitig senkt sich die Schweißnahthärte geringfügig ab. Dabei kann die Kaltrissbildung in der Schweißnaht für arteigene Gusseisen-Verbindungen nicht unterdrückt werden. Für Mischverbindungen ist der Strahlversatz der bestimmende Schweißparameter beim Mehrbad-Schweißen. Über diesen kann sowohl die chemische Zusammensetzung der Schweißnaht eingestellt als auch ohne Vorwärmen eine kaltrissfreie Schweißnaht für Gusseisen/Stahl-Verbindungen erzeugt werden. Für die prozessintegrierte Wärmebehandlung der Fügezone wurde ein neues EB-Thermofeld entwickelt. Durch den Thermofeldeinsatz konnte die Aufhärtung in der Schmelz- und Wärmeeinflusszone signifikant reduziert werden und die mechanischen Eigenschaften der Schweißverbindungen wurden deutlich verbessert.