Handbuch Hochtemperatur-Werkstofftechnik, 4. Auflage

Cover......Page 1
Handbuch
Hochtemperatur-
Werkstofftechnik,
4. Auflage......Page 4
ISBN 9783834813886......Page 5
Vorwort zur 4. Auflage......Page 6
Vorwort zur 1. Auflage......Page 7
Inhaltsverzeichnis......Page 8
Zeichen und Einheiten......Page 14
Abkürzungen......Page 18
1.1 Einführung......Page 21
1.2.1 Temperatur und thermische Energie......Page 23
1.2.3 Thermodynamische Triebkraft......Page 25
1.2.4 Reaktionskinetik......Page 29
1.3.1 Mechanismen und Gesetzmäßigkeiten......Page 31
1.3.1.1 Interstitielle Diffusion......Page 32
1.3.1.2 Reguläre Gitterdiffusion......Page 35
1.3.2 Diffusion in Substitutionsmischkristallen......Page 40
1.3.3 Diffusion entlang von Gitterfehlern......Page 42
1.3.3.1 Diffusion entlang von Versetzungen......Page 43
1.3.3.2 Diffusion entlang von Korngrenzen......Page 44
1.3.4 Diffusion in geordneten Gittern......Page 45
1.4.1 Begriffe......Page 46
1.4.2 Wärmedurchgang durch eine Wand......Page 48
2 Gefügestabilität......Page 58
2.1 Erholung......Page 59
2.2.1 Allgemeines......Page 63
2.2.2 Kinetik der Rekristallisation......Page 64
2.2.3 Mechanismen und Gesetzmäßigkeiten der Rekristallisation......Page 66
2.3 Kornvergröberung......Page 77
2.4.1 Allgemeines......Page 84
2.4.2 Energiebilanz bei Ausscheidungsv orgängen......Page 87
2.5 Teilchenvergröberung/Ostwald-Reifung......Page 95
2.6 Gefügebedingte Volumenänderungen......Page 105
3.1 Allgemeines......Page 108
3.2 Grundlagen der Hochtemperaturverformung......Page 109
3.3 Kriechen......Page 114
3.3.1 Kriechkurve......Page 115
3.3.2 Darstellungsformen der Kriechund Zeitstanddaten......Page 119
3.4.1 Mikrostrukturelle Interpretation......Page 124
3.4.2.1 Spannungsabhängigkeit......Page 127
3.4.2.2 Temperaturabhängigkeit......Page 131
3.4.2.3 Abhängigkeiten von Werkstoffparametern......Page 134
3.5 Korngrenzengleiten......Page 138
3.6 Diffusionskriechen......Page 141
3.7 Verformungsmechanismuskarten......Page 146
3.8.1 Mischkristallhärtung......Page 150
3.8.1.1 Direkte Wechselwirkungen Fremdatome/Versetzungen......Page 151
3.8.1.2 Veränderung von Werkstoffparametern durch Fremdatome......Page 154
3.8.2.1 Mechanismen und Gesetzmäßigkeiten......Page 156
3.8.2.2 Besonderheiten dispersionsgehärteter Legierungen......Page 165
3.8.2.3 Hoch γ'-haltige Ni-Basislegierungen......Page 168
3.8.2.4 Kriechkurvenverlauf teilchengehärteter Legierungen......Page 169
3.8.3 Kriechen geordneter intermetallischer Phasen......Page 170
3.9 Bruchmechanismuskarten......Page 171
3.10 Kriechschädigung und Kriechbruch......Page 174
3.10.2 Interkristalline Kriechschädigung......Page 175
3.10.2.1 Kriechrissinitiierung......Page 178
3.10.2.2 Kriechrisswachstum......Page 186
3.10.3 Tertiäres Kriechen......Page 189
3.11 Einfluss der Kornform auf die Zeitstandeigenschaften......Page 190
3.12 Kriechverhalten von Einkristallen......Page 193
3.13 Extrapolation von Zeitstandergebnissen......Page 194
3.14 Zeitstandfestigkeitsnachweis bei veränderlichen Beanspruchungen......Page 199
3.15 Spannungsrelaxation......Page 201
3.16 Kerbzeitstandverhalten......Page 208
3.17 Entwicklung und Auswahl kriechfester Werkstoffe......Page 215
4.1 Begriffe und Einführung1......Page 221
4.2 Ermüdung bei tiefen Temperaturen......Page 229
4.3 Ermüdung bei hohen Temperaturen......Page 233
4.4 Schädigung und Bruch unter zyklischen Belastungen......Page 242
4.5 Lebensdauerabschätzung für zyklische Belastungskollektive......Page 243
4.6 Lebensdauerabschätzung für kombinierte Kriechund Ermüdungsbeanspruchung......Page 244
4.7.1 Einführung und Definition......Page 251
4.7.2 Wärmedehnungen und Wärmespannungen......Page 254
4.7.3 Prüftechniken zur thermischen Ermüdung......Page 265
4.7.4.2 Wärmeleitfähigkeit und Temperaturleitfähigkeit......Page 270
4.7.4.3 Elastizitätsmodul......Page 272
4.7.4.5 Mechanische Eigenschaften......Page 275
4.7.4.6 Konstruktive und geometrische Einflüsse......Page 276
4.7.4.8 Zusammenfassung der Einflussgrößen auf die thermische Ermüdung......Page 277
5.1 Begriffe......Page 280
5.2 Thermodynamik der Metall/Gas-Reaktionen......Page 281
5.3.2 Kinetik der Oxiddeckschichtbildung......Page 287
5.3.3 Mechanismen des Deckschichtwachstums......Page 293
5.3.4 Oxidation von Legierungen......Page 298
5.3.5 Deckschichten auf Legierungen......Page 300
5.3.6 Zyklisches Oxidationsverhalten......Page 305
5.3.7 Haftung von Deckschichten und Aktivelementeffekte......Page 308
5.3.8 Plastisches Verhalten von Oxiddeckschichten......Page 311
5.3.10 Zundergrenze......Page 312
5.4.1 Allgemeines......Page 314
5.4.2.1 Metal Dusting......Page 318
5.4.2.2 Grünfäule......Page 320
5.5 Entkohlung......Page 321
5.6 Aufstickung......Page 322
5.7 Aufschwefelung......Page 324
5.8.1 Begriffe und Einführung......Page 327
5.8.2 Korrosiv e Substanzen bei Verbrennungsprozessen......Page 329
5.8.3 Prüfmethoden......Page 332
5.8.4.1 Allgemeines......Page 334
5.8.4.2 Niedertemperatur(Typ II-) Heißgaskorrosion......Page 337
5.8.4.3 Hochtemperatur(Typ I-) Heißgaskorrosion......Page 341
5.8.4.4 Einflüsse weiterer Elemente......Page 347
5.8.5 Zusammenfassung und Aspekte der Werkstoffwahl......Page 349
5.9 Erosion-Korrosion-Wechselwirkungen......Page 353
5.10 Korrosionsbedingte Volumenänderungen......Page 354
5.11 Wechselwirkungen zwischen Korrosion und mechanischen Eigenschaften......Page 355
6.2 Beanspruchungen und Werkstoffanforderungen......Page 360
6.3 Auswahlkriterien für Basiselemente und Übersicht über Hochtemperatur-Werkstoffgruppen......Page 363
6.4.1 Übersicht......Page 368
6.4.2 Hitzebeständige Stähle......Page 372
6.4.3 Warmfeste Stähle......Page 376
6.4.4 Hochw armfeste Stähle......Page 377
6.5.1 Allgemeines und Vergleich......Page 383
6.5.2 Legierungsaufbau, Gefüge und Eigenschaften......Page 384
6.6.1 Allgemeines und Vergleich......Page 389
6.6.2 Mikroseigerungsverhalten bei der Erstarrung......Page 395
6.6.3.1 Der .-Mischkristall......Page 400
6.6.3.2 Die .'-Phase......Page 401
6.6.3.3 Karbide......Page 412
6.6.3.4 TCP-Phasen und Phaseninstabilitäten......Page 414
6.6.3.5 Weitere Phasen......Page 419
6.6.4.1 Allgemeines......Page 421
6.6.4.2 Ausgangswärmebehandlung......Page 422
6.6.4.3 Heiß-isostatisches Pressen (HIP)......Page 436
6.6.5 Korrosionseigenschaften......Page 438
6.7.1 Allgemeines......Page 440
6.7.2.1 Prinzip der gerichteten Erstarrung......Page 441
6.7.2.2 Verfahrensparameter und Gefügefehler......Page 444
6.7.3 Besondere Eigenschaften gerichtet erstarrter Legierungen......Page 451
6.7.4 Rekristallisation gerichtet erstarrter Bauteile......Page 456
6.8.1 Allgemeines......Page 459
6.8.3 Herstellung......Page 461
6.8.4 Rekristallisation......Page 463
6.8.5 Legierungsaufbau und besondere Eigenschaften......Page 466
6.8.6 Blechlegierungen......Page 467
6.8.7 Korrosionsund Beschichtungsverhalten......Page 468
6.9.1 Allgemeines......Page 470
6.9.3 Aktuelle Entwicklungen......Page 473
6.10.1 Allgemeines......Page 475
6.10.2 Klassifizierung der intermetallischen Phasen......Page 476
6.10.3 Besondere Eigenschaften der intermetallischen Phasen......Page 480
6.10.4 Potenzielle intermetallische Konstruktionswerkstoffe......Page 482
6.11 Edelmetalllegierungen......Page 489
6.12.1 Allgemeines......Page 490
6.12.2 Einflüsse von Verunreinigungen auf die Eigenschaften......Page 491
6.12.3 Maßnahmen zur Reinheitsgradverbesserung......Page 495
6.13 Vergleich von Hochtemperaturwerkstoffen und Aspekte der Werkstoffwahl......Page 496
7.1.1 Funktion......Page 505
7.1.2 Beanspruchungen und Anforderungen......Page 506
7.1.3 Aufbringverfahren......Page 507
7.1.3.1 CVD-Verfahren......Page 509
7.1.3.2 PVD-Verfahren......Page 514
7.1.3.3 Thermische Spritzverfahren......Page 515
7.1.4 Beschichtungsarten und Eigenschaften......Page 519
7.1.4.1 Diffusionsschichten......Page 520
7.1.4.2 Auflageschichten......Page 522
7.1.5.1 Wärmespannungen in Werkstoffverbunden......Page 528
7.1.5.2 Physikalische und mechanische Eigenschaften von Beschichtungen......Page 532
7.1.5.3 Thermozyklisches Verhalten......Page 536
7.2.1 Funktion......Page 540
7.2.2 Anforderungen......Page 545
7.2.4 Arten und Eigenschaften......Page 546
7.2.4.1 Keramikschichten......Page 547
7.2.4.2 Haftschichten......Page 552
8.1 Zustandsbeurteilungen......Page 555
8.2 Rekonditionierungsmaßnahmen......Page 563
Literatur......Page 566
Anhang 1 Berechnung von Volumenanteilen der γ′-Phase......Page 582
Anhang 2: Chemische Zusammensetzungen......Page 586
Anhang 3 Handelsnamen......Page 593
Werkstoffverzeichnis......Page 594
Sachwortverzeichnis......Page 598