DE1286760B

DE1286760B - Verwendung von Chromstaehlen fuer Werkstuecke, die sich im Gebrauch in einem dreiachsigen Spannungzustand befinden

Info

Publication number: DE1286760B
Application number: DE1959B0053154
Authority: DE
Inventors: Dr Helmut; Krainer
Original assignee: Gebrueder Boehler and Co AG
Current assignee: Gebrueder Boehler and Co AG
Priority date: 1958-05-14
Filing date: 1959-05-06
Publication date: 1969-01-09
Also published as: AT222679B

Description

Die den Wert des Verhältnisses aus der relativen Änderung der Querabmessungen zur relativen Längenänderung eines Körpers darstellende Poissonsche Zahl ist bekanntlich für einen bestimmten Stoff eine Konstante und beträgt für Stahllegierungen etwa 0,3.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die überraschende Beobachtung zugrunde, daß es auch Stahllegierungen gibt, deren Poissonsche Zahl im abgelöschten oder vergüteten Zustand erheblich niedriger ist und z. B. nur 0,2 oder 0,1 beträgt. Die Ermittlung dieser Zahl kann mit Hilfe des vom Institut Dr. Förster in Reutlingen entwickelten Elastomats in sehr einfacher Weise erfolgen. Es bereitet daher keine Schwierigkeiten, die Stahllegierungen nach ihrer Poissonschen Zahl voneinander zu unterscheiden.
Für Werkstücke, die sich im Gebrauch in einem dreiachsigen Spannungszustand befinden, ist die Frage von entscheidender Bedeutung, ob sich die auftretenden Spannungen innerhalb der für den verwendeten Werkstoff zulässigen Grenze halten.
Beispielsweise ändern sich diese Spannungen in einem Werkstück bei gegebener ungleichmäßiger Temperaturverteilung mit dem Wert des Ausdruckes oc - E: (1 - e - #t), wobei a die relative Längenänderung, E den Elastizitätsmodul, #t die Poissonsche Zahl und e einen Faktor bedeutet, der für einachsige Spannungszustände 0 und für dreiachsige Spannungszustände 2 beträgt.
Demnach ist beim Vorliegen eines einachsigen Spannungszustandes die Größe der Poissonschen Zahl belanglos, weil das Produkt e - #t immer 0 ist.
Wenn hingegen ein dreiachsiger Spannungszustand vorliegt, wird durch die Erniedrigung von #t eine erhebliche Verminderung der Spannung erzielt, die z. B. bei einer durch entsprechende Werkstoffwahl möglichen Erniedrigung von 0,3 auf 0,1 unter sonst gleichen Voraussetzungen eine Ermäßigung der Spannungen auf die Hälfte bedeuten würde. In vielen Fällen stellt es aber bereits eine wesentliche Erleichterung dar, wenn für p. nicht 0,3, sondern nur 0,25 in Rechnung gestellt werden kann.
Stahllegierungen, deren Poissonsche Zahl im abgeschreckten oder vergüteten Zustand unter 0,25 liegt, enthalten bis zu 0,5 % C und 8 bis 30 % Cr.
Gegenstand der Erfindung ist daher die Verwendung von aus 8 bis 30 0/, Cr, bis 0, 5 % C sowie aus Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen bestehenden Stahllegierungen im abgeschreckten oder vergüteten Zustand mit der Maßgabe, daß die Poissonsche Zahl höchstens 0,25 beträgt, für Werkstücke, die sich im Gebrauch in einem dreiachsigen Spannungszustand befinden.

Solche Stahllegierungen können außerdem in Anpassung an den jeweiligen Verwendungszweck gegebenenfalls bis zu 3 11/0 Mn, bis zu 5 0/0 Ni, bis zu 10 0/0 Co, bis zu 2 % Si, bis zu 5 ()/0 Al sowie bis zu 5 04 an Karbidbildnern, wie W, Mo, V, Ta, Nb, Ti oder Zr, einzeln oder zu mehreren, enthalten.

Ausführungsbeispiele

StAl C % Si % Mn -/. 1 Cr % Ni % 1- Mo 0/0 Al % PoissonscheZahl

1 0,20 0,93 0,78 25,43 3,07 - 0,23

2 0,08 0,54 0,41 13,43 - 1,21 0,21

3 0,12 0,62 0,48 15,09 0,24 - - 0,18

4 0,10 1,45 0,40 12,65 - - 1,04 0,18

5 0,09 1,6 0,38 23,47 - 1,45 0,18

6 0,09 0,79 0,26 18,25 - 0,93 0,10

Die Stähle 1, 4, 5 und 6wurden im abgeschreckten Zustand und die Stähle 2 und 3 im vergüteten Zustand geprüft.

Vergleichsweise ergab eine Stahllegierung mit 0,07 % C, 1,03 % Si, 0,53 % Mn, 6,54 0/0 Cr und 0,44 % Al im abgeschreckten Zustand eine Poissonsche Zahl von 0,30.
Grundsätzlich kann festgestellt werden, daß dreiachsige Spannungszustände in solchen Werkstücken auftreten, die einen ungleichmäßigen Querschnitt in bezug auf ihre Länge besitzen. Der einfachste Fall ist in einem gekerbten Probestab gegeben. In Kurbelwellen, Nockenwellen usw. können ebenfalls dreiachsige Spannungszustände auftreten.

Claims

Patentansprüche: 1. Verwendung von aus 8 bis 30 11/o Cr, bis 0,5 % C sowie aus Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen bestehenden Stahllegierungen im abgeschreckten oder vergüteten Zustand mit der Maßgabe, daß die Poissonsche Zahl höchstens 0,25 beträgt, für Werkstücke, die sich im Gebrauch in einem dreiachsigen Spannungszustand befinden.
2. Verwendung von StahRegierungen nach Anspruch 1, die außerdem bis zu 3 0/0 Mn, bis zu 5 0/0 Ni und/oder bis zu 10 01, Co enthalten, für den Zweck nach Anspruch 1. 3. Verwendung von Stahllegierungen nach den Ansprüchen 1 und 2, die außerdem bis zu 2 "/, Si undloder bis zu 5 11/0 AI c#1thalten, für den Zweck nach Anspruch 1. 4. Verwendung von Stahllegierungen nach den Ansprüchen 1 bis 3, die außerdem noch Karbidbildner, wie Wolfram, Molybdän, Vanadin, Tantal, Niob, Titan oder Zirkonium, einzeln oder zu mehreren, in Mengen bis zu 5 % enthalten, für den Zweck nach Anspruch 1.