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Improving the tribological properties of Stainless Steels by low-temperature surface hardening
(2022)
In Anlehnung an das Tempcore-Verfahren wurde an wärmebehandeltem Stabstahl das Zugverfestigungsverhalten des Kernes, der Außenhaut sowie dem gesamten Stab experimentell und numerisch ermittelt. Es zeigte sich, dass die Dehnungen am Kern und am äußeren Rand gleich sind und der Einfluss des Kerngefüges entscheidend für den Beginn der Einschnürung in der Außenhaut ist. Eine Verbesserung der Eigenschaften des Kerngefüges kann somit die Bruchempfindlichkeit des gesamten Stabes reduzieren.
Mechanical properties after stretching testings were calcu-lated and experimentally determined via Tempcore method for bar core, bar surface and whole bar cross section. It was displayed on the base of experiments and imitating simulation that deformation in core and surface areas of a bar are equal and therefore influence of structural parameters in the core area is principally decisive for initiating of neck forming in the surface area. The results showed that resistance to destruction of martensite surface layer has rather less effect on bar properties in general in comparison with previous investigations. It is concluded that improvement of core structure quality can help to lower brittleness of the whole bar. It was also proved that used techniques provide good concordance between the obtained results and experimental data. Therefore, the additivity rule for structural components can be used successfully for determination of whole bar parameters, taking into account thickness of surface layer that can be measured easily using hardness sensor. It will simplify practically quality control of products.
Durch eine Aufweitung des Kristallgitters mittels Niedertemperatur-Eindiffusion von Kohlenstoff und/oder Stickstoffatomen können in der Randzone von nichtrostenden Stählen eine hohe Härte und eine hohe Verschleißbeständigkeit erzeugt werden, ohne dass zusätzliche Legierungselemente verwendet werden müssen. Die metallkundlichen Hintergründe für die Härtung, die Wirkung auf Verschleißvorgänge und mögliche Anwendungsbereiche werden geschildert. Anhand von Reibwerten wird gezeigt, in welcher Weise das Reibungsverhalten bei Schraubverbindungen durch die Behandlung verändert wird. Über Migrationsversuche wird nachgewiesen, dass die Ionenabgabe durch die Oberflächenhärtung nicht erhöht, sondern sogar abgesenkt wird. Neben dem besseren Verschleißschutz und einer höheren Dauerfestigkeit sichert diese Oberflächenbehandlung am nichtrostenden Stahl den Schutz gegen die Kontamination von Pharmaprodukten durch Metallabrieb/-ionen. Tests an oberflächengehärteten Edelstahlproben ergaben weiterhin, dass durch die Oberflächenhärtung die Biokompatibilität des nichtrostenden Edelstahls nicht beeinträchtigt wird.
Rostfreie Stähle
(2016)
Das Buch gibt einen Überblick über die metallkundlichen Grundlagen auf dem Gebiet der nichtrostenden Stähle und über das Einsatzverhalten dieser Werkstoffe. Es werden die notwendigen Hinweise für den Konstrukteur und den Verarbeiter von nichtrostenden Stählen gegeben. Einen Schwerpunkt stellt hierbei das Korrosionsverhalten dieser Werkstoffe dar.
This paper presents the current state of development and selected technological challenges in the application of ecologically and economically sustainable nets for aquaculture based on ongoing development projects. These aim at the development of a new material system of high-strength stainless steel wires as net material with environmentally compatible antifouling properties for nearshore and offshore aquacultures. Current plastic netting materials will be replaced with high-strength stainless steel to provide a more environmentally friendly system that can withstand more severe mechanical stresses (waves, storms, tides and predators). A new antifouling strategy is expected to solve current challenges, such as ecological damage (e.g., due to pollution from copper-containing antifouling substances or microplastics), high maintenance costs (e.g., cleaning and repairs), and shorter service life. Approaches for the next development steps are presented based on previous experience as well as calculation models based on this experience.
Formgedächtnislegierungen
(2018)
Formgedächtnislegierungen sind »Legierungen, die nach geeigneter Behandlung aufgrund einer martensitischen Umwandlung ihre Gestalt in Abhängigkeit von der Temperatur ändern«. Derartige Materialien werden in den nächsten Jahrzehnten eine wachsende Rolle in der Technik spielen. Um die Eigenschaften dieser Werkstoffe optimal nutzen zu können, ist es wichtig, den Einfluss des Herstellungs- und Verarbeitungsprozesses auf ihre Anwendung zu kennen.
Das Buch behandelt die metallkundlichen Hintergründe und die Verwendungsmöglichkeiten der Formgedächtnislegierungen in verständlicher, auf den Anwender zugeschnittener Weise.
The corrosion resistance of stainless steels is massively influenced by the condition of their surface. The surface quality includes the topography of the surface, the structure and composition of the passive layer, and the surface near structure of the base material. These factors are influenced by final physical/chemical surface treatments. The presented work shows significantly lower corrosion resistance for mechanical machined specimens than for etched specimens. It also turns out that the rougher the surface, the lower the corrosion resistance gets. However, there is no general finding which shows if blasted or grinded surfaces are more appropriate, but a dependency on process parameters and the characteristics on corrosive exposure in terms of corrosion behavior. The results show that not only the surface roughness Ra has an influence on corrosion behavior but also the shape of peaks and valleys which are evolved by surface treatments. Imperfections in the base material, like sulfidic inclusions lead to a weaker passive layer, respectively, to a decrease of the corrosion resistance. By using special passivating techniques the corrosion resistance of stainless steels can be increased to a higher level in comparison to common passivation.
The project aims for the development of a new material system from high tensile stainless steel wires as net material with environmentally compatible antifouling properties for off-shore fish farm cages. Therefore, current net materials from textiles (polyamide) shall be partially replaced by high strength stainless steel in order to have a more environmentally compatible system which meets the more severe mechanical loads (waves, storms, predators (sharks)). With a new antifouling strategy current issues like reduced ecological damage (e.g. due to copper disposal), lower maintenance costs (e.g. cleaning) and reduced durability shall be resolved.