5008 presented to Technology, Zürich for by Mech.Eng., Cairo

Diss.Nr.
5008
AN
INVESTIGATION
OF
HIGH
PRESTRAINING
THE
EFFECTS
MECHANICAL
OF ARMCO
TEMPERATURE
ON
PROPERTIES
IRON
THESIS
presented
of
the
to
Swiss
Zürich
Technology,
of
Degree
Doctor
Federal
of
for
Institute
the
Technical
Science
by
MOHAMED
B.Sc.
Mech.Eng.,
Born
Citizen
MOHARAM
of
Accepted
ABDEL
Cairo
on' 24th March,
the
on
Arab
the
Prof.Dr.h.c.
Prof.Dr.
University
1936
Republic
of
Egypt
Recommendation
Eduard
Theodor
1973
HAMID
Amstutz
Erismann
of
-
V
-
SUMMARY
thesis'main
This
strength,
Armco
deformability
iron.
The
After
strained
comparative
heating
the
iron
been
study has
each
done
to
piece according
of
this
study it
in
emmission
the
Various
ensure
that
tentative
the
Several
perature
in
choose
to
the
the
device.
changes
at
field
resis¬
accor¬
pre¬
heat
and
done
were
to
according
to
the
made
in
the
were
functioned
effects
satisfac¬
high
of
tem¬
dealing with tempera¬
as
its
surface
had
also
to
solved.
A
several
suitable
trials
deformation
A
face
in
detail
heat
and
operation
treatment
this
was
applied
of
this
as
the
to
technique
required high quality
the
and
case
chosen
rods
after
before
the
in
view
of
chosen
was
of
the
delineating
in
polished
such
a
due
sur¬
fine
substructure.
Mechanical
testing
was
done
at
room
wing the prestraining operations.
This
Vickers
hardness
energy
V-notch
specimens,
the
was
operation.
special metallographical
cognizance
of
was
constructional
magnetic
well
direct
device
the
device
method
requirements.
use
developments
and
core
to
A
concerning the
as
pre-
strength
suitable
a
pre-set
functioned
the
piece,
work
measurement
the
of
prestraining temperature,
Extra
several
until
problems
the
on
device
and
construction
original
of
and
tests
heating
conditions
prescribed
torily.
surroundings
from
C.
1150
current.
eliminate
to
of
previously-
not
range
decided
was
manufactured.
taken
were
extending
dimensions
at
work
and
a
and
and
temperature
room
taking into- consideration the
of "Armco
dingly designed
be
shape
heating with alternating
cautions
C
the
light
tance
ture
covered
C,
1150
piece,
characteristics
In
till
determining the
work
on
effect
characteristics
structural
namely that between 600
studied,
for
prestraining
and
the
investigate
to
prestraining temperatures,
temperature
room
a
tensile
high temperature
of
is
objective
specimens.
tests
in
The
and
impact
addition
test
to
results
the
temperature
included
tests
tensile
plotted
tests,
using Charpy
metallographic
were
follo¬
and
examination
analysed
vi
-
end
for
reasons
.-
resulting changes
the
in
characteristics
were
suggested.
The
tests
caused
changes
istics
of
in
mechanical
the
iron
high temperature prèstraining
which
maximum
ning in the
properties
much
nical
which
and
of
can
The
effect
of
terms
in
No
the
the
by pre¬
changes
in¬
peculiar
of
change
this
recrystallization
a-range
in
terms
on
of
recrystallization
mecha¬
the
proper¬
dynamic
strain
occurs
during
range.
in
the
either
substructure
as
well
as
grains
upon
cooling through
ormation,
on
the
explained
be
prestraining
of
caused
mecha¬
range.
in
prestraining
for
account
prestraining
iron
those
the
in
structural
the
prestrai¬
embrittlement.
changes
than
less
in
increasing
of
amount
causes
prestraining
of
this
in
they
the
with
resulting
However,
dynamic recovery.
after
lized
much
are
and
amount
effect
Armco
of
aging
in
the
of
The
or
drastic
more
the
Y~ranSe
Ct-range.
properties
ties
resulting
prestraining
decreases
Increasing
the
in
straining in the
it
increases
Ct-range
Prestraining
fluence
those
to
after
occurs
and
range
prestraining temperature.
are
character¬
structural
similar
are
embrittlement
brittleness
blue
nical
and
deformation.
The
the
that
Armco
cold
from
showed
is
Y-range
explained
during
or
after
formation
in
the
the
transformation
Y—CI
the
def¬
recrystal-
temperature.
addition
In
it
operations
ment
Armco
of
The
to
were
in
a
lizing
is
superior
The
reasons
practical
this
device
furnace
normalizing
for
compared
and
to
showed
furnace
to
those
that
normalizing.
pieces having
to
for
superior qualities
the
limitations
are
Finally,
some
work
suggested.
obtained
direct
limited
are
for
prestraining
heat
treat¬
iron.
results
is
also
employed
was
lizing
practice
using the heating
after
resistance
cross
obtained
norma¬
its
However,
uniform
norma¬
use
section.
and
for
the
discussed.
research
topics
to
supplement
and
extend
in
vii
-
-
ZUSAMMENFASSUNG
Das
Einflusses
des
Festigkeit,
Armco
von
dieser
Hauptziel
Reckens
des
bei
C
1150
nie
untersucht
ist
Untersuchung
auf
Temperaturen
die
und
die
die
Gefügeeigenschaften
Raumtemperatur.
bei
Recktemperaturen,
und
hohen
Verformbarkeit
die
Eisen
Die
Dissertation
die
haben
erstrecken,
äst,
worden
sich
einen
zwischen
Bereich
nämlich
Raumtemperatur
600
zwischen
jenen
der
gedeckt,
noch
C
und
1150°C.
Die
ke
Form
wurden
bei
ten
methode
ermittelt
beste
um
arbeiten,
die
erfüllte
auf
peraturen
tun
zu
die
Mehrere
gungen.
haben,
Nach
einzuhalten
Massnahmen
und
mussten
Aenderungen
mit
dem
Einfluss
sowie
mit
der
Werkstück
ebenfalls
Versuchen
die
wurde
Werkstücke
im
der
eine
aufgestellten Bedin¬
der
hohen Tem¬
Temperaturmessung
auf
Recken
Verfahren
hohen
eine
Wärmebehand¬
geeignete
dem
vor
verlangten
Hinblick
führ¬
erfolgreich gelöst werden.
spezielles metallographisches
und
ausser¬
Entwicklungs¬
die
um
getroffen
beseitigen.
vorher
mehreren
als
konstru¬
Wärmeemission
die
die
konnten
sich
erwies
Vorrichtung
das
Oberfläche
ten
Bedingungen
Heizvorrichtung wurde
Feld
Mit
geeignetste Aufheiz¬
die
zahlreichen konstruktiven
Berücksichtigung
unter-
bestimmt.
Wechselstrom
Spezielle
Probleme,
lung festgelegt,
Ein
Eisens
Armco
verschiedenen Vorversuchen und
nach
Werkstük-
reckenden
zu
Festigkeitseigenschaf¬
der
bestimmte
solche
zu
der
wurde
magnetische
das
Vorrichtung
Erst
ten,
Eine
hergestellt.
der
halb
wobei
Lösung.
und
werden,
zu
des
Widerstandserhitzen mit
waren.
iert
Temperaturen
vergleichenden Studie
einer
die
Dimensionen
Berücksichtigung
unter
hohen
die
und
gute
zu
behandeln.
wurde
Qualität
gewählt,
der
polier¬
Anätzbarkeit
der
Substruktur.
nach
Die
mechanischen
dem
Recken
tebeStimmungen
Charpy
Die
V
bestimmt.
nach
Proben,
Resultate
Eigenschaften
Ausgeführt
Vickers,
sowie
wurden
wurden
eine
bei
wurden
Raumtemperatur
Zugversuche,
Här-
Kerbschlagzähigkeitsversuche
mit
metallographische Untersuchung.
aufgezeichnet
und
analysiert,
und
die
Ur-
viii
-
«achen
für
kutiert
Versuche
sowohl
raturen
ähnlich
Die
gezeigt,
haben
die
jenen,
durch
Recktemperatur
wieder
kristallgebiet
nimmt
Recken
in
strukturellen
den
ten
sind
jedoch
Einfluss
Reckens
des
Eisens
keine
Einfluss
Der
erklären
telbar
durch
nach
Abkühlen
Die
die
von
drastischer
werden
auf
durch
Die
und
auf
die
die
Eigenschaf¬
mecha¬
dynamische
Ver¬
Erholungsvorgänge.
Hier
y-Gebiet hingegen
sowie
während
durch
rekristallisierten Körner
der
lässt
oder
sich
unmit¬
Substruktur-
während
dem
Y—Ct Umwandlungstemperatur.
Aufheizvorrichtung
malisieren
a-Gebiet
Verformungsoperation
durch
-Gebiet.
Reckgrades
Rekristallisationsvorgänge
der
Ausmass
festgestellt werden.
im
Reckens
des
innerhalb
bildung
im
Rekristallisation
a-Misch¬
verursacht
deren
im
viel
dynamische
durch
innerhalb
Gebiet.
erklärt
kann
Recken
des
diesem
in
werden.
Reckgrad im
Eigenschaften,
Einfluss
Sie
zunehmender
y-Mischkristallgebietes
Aenderungen
anormalen
der
Recken
mit
nimmt
Tempe¬
zu.
dem
formungshärtung sowie
konnte
Versprödung
nach
als
auch
hervorruft.
dem
zunehmendem
jene
Armco
des
Mit
des
Eigenschaften
Der
nach
sie
ein,
mechanischen
den
ist
kleiner
nischen
die
innerhalb
Aenderungen
erklären
ab.
hohen
Kaltrecken verursacht
Versprödung tritt
maximale
wie
Eisen
Armco
von
Blaubrüchigkeitsgebietes
viel
dis¬
wurden
Recken bei
dass
mechanischen
der
Aenderungen
Eigenschaften
strukturellen
des
Eigenschaften
der
.
Diese
sind
Aenderungen
die
-
Armco
Eisen
denjenigen verglichen,
wurde
schliesslich
verwendet.
Die
Resultate
Normalisieren
die
man
und
begründet werden,
nach
auch
zum
Nor¬
wurden
Ofen
im
mit
er¬
halten hat.
Es
sieren
Veit
mittels
Widerstanderhitzen
überlegen ist,
Stücke
für
festgestellt
konnte
mit
diese
und
ist
die
Normalisieren
beschränkt.
überlegenen Eigenschaften sowie
Schluss
Erweiterung
wurden
werden
der
das
im
praktische Verwendung
gleichmässigem Querschnitt
wendungsgrenzen
Zum
doch
dem
dass
die
Die
Normali¬
Ofen
auf
Ursachen
praktischen
An¬
erörtert.
noch
einige Vorschläge
zur
Ergänzung
abgeschlossenen Forschungsarbeit mitgeteilt.
ix
-
-
RESUME
Le
principal de
but
l'influence
déformabilité
tance,
la
du
Armco
fer
l'étirage
de
à
C
inexploré,
600°C
à
forme
déterminées
Armco
et
Celui-ci
alisable,
sur
abords
aux
de
n'est
Ce
mise
de
au
qu'après
surface
compte
de
la
que
de
avant
divers
préliminaires
essais
à
conduit
de
détails
sous
prises
chaleur
de
convenable
l'opération
la
cette
occasion,
températures
température
la
satis¬
donna
judicieusement
hautes
des
travaux
à
il
maints
sur
l'intérieur
les
et
pièces.
ces
surface
de
A
résoudre
de
l'influence
mesure
celui-ci
que
et
modifications
nombreuses
préétablies.
de
traitement
de
polie,
pour
substructure.
et
puis
thermique
appliquée
fut
sur
déformation.
technique métallographique
la
être
durent
ré¬
dispositif
ce
l'émission de
et
après plusieurs expériences,
pièces
de
appro¬
solution
électriques
construction
la
être
plus
le
du
études
devaient
meilleure
que
été
ont
Des
chauffe
de
résistances
par
de
mode
tant
en
conditions
opération
Une
fins
du
dispositif original
concernant
ainsi
Une
les
entre
résistance
de
données
conditions
également avéré possible
choisie
encore
l'installation.
aux
problèmes
étirer
à
propriétés
des
choix
Lors
pièces
des
températures élevées.
de
porté
point ayant
quant
pièces,
domaine
un
températures comprises
des
champ magnétique
le
faction
s'est
jusqu'à
ambiante
fois
précautions spéciales
des
du
la
première
chauffage
un
constructives
à
le
s'est
d'éliminer
afin
la
certaines
alternatif.
chauffage,
de
pour
compte
l'effet
sous
respectées fixèrent
courant
température
dimensions
les
tenant
en
comparatives où
prié.
la
structurales
températures
Les
de
celui
savoir
ambiante.
de
résis¬
la
sur
caractéristiques
les
l'étude
dans
1150°C.
et
La
fer
ainsi
couvrant
réside
températures
hautes
et
d'étirage s'échelonnant
1150
à
température
la
thèse
cette
spéciale
bien
mettre
fut
en
choisie
evidence
tenant
les
X
-
L'étirage ayant
furent
base
contrôles
Charpy
vettes
analysés
et
Ces
essais
Armco.
à
limites
de
la
dans
fications
maximale
bleu.
au
dans
résultant
s'avèrent
du
par
écrouissage,
par
diatement
Aucune
à
Le
à
savoir
Les
four
et
effectué
l'étirage
par
des
la
dans
de
se
traitement
de
furent
comparés
avec
se
la
rendit
chauffage
phased
compte,
direct
en
à
sur
la
phase y
traduit
se
pendant
ainsi
pendant
transformation
prêta
encore
normalisation
ceux
fait,
l'aide
de
res¬
constatée.
être
pu
dynamique
dynamiques
processus
n'a
proprié¬
les
sur
durcissement
un
recristallisés
chauffage
que
modifications
d'allongement
taux
déformation,
de
température
de
Les
.
recristallisation
de
d'un
celui
l'on
grains
de
dispositif
résultats
dans
recristallisation
de
a
modi¬
des
phase.
cette
par
que
après l'opération
travers
du
anormale
phénomènes
des
substructuration
,
ainsi
crois¬
moindre
ampleur
phase
s'expliquer par
peut
tem¬
plus rigoureusement marquées
toutefois
dans
la
lorsque
engendre
y
d'une
la
les
fragilité augmente.
la
,
dans
d'allongement
taux
un
dans
l'étirage
de
Armco
L'influence
contre
structurales
décroît
cristaux
de
phase
l'influence
tés
tauration.
Avec
l'étirage
de
L'influence
ment
la
propriétés mécanique
fer
les
autant
occasionnées
celles
Elle
propriétés mécaniques
expliquent
tout
après l'étirage
survient
cristaux a
de
phase
des
structurales
à
tempéra¬
à haute
touchant
semblables
sont
fragilité
la
L'étirage
les
et
caractéristiques
caractéristiques
les
que
pérature d'étirage s'élève.
et
étude mé-
froid.
fragilité
La
celle
éprou-
réunis
furent
l'étirage
que
modifications
des
Elles
l'étirage
sant
me¬
sur
plus d'une
en
changements des
de
démontré
ont
provoquait
fer
par
ceci
V,
en
des
de- resilience
expérimentations
ces
propriétés mécaniques
du
essais
des
traction,
de
essais
des
la
sur
suggérées.
furent
tures
de
raisons
des
température ambiante,
la
et
propriétés mécanique
les
spécimens.
des
résultats
Les
à
entaille
avec
tallographique
lieu,
eu
comportant
dureté Vickers
de
sures
déterminées
alors
de
donc
-
à
du
ou
par
que
immé¬
une
refroidisse¬
le
y
par
-
un
(X
autre
usage,
Armco.
fer
d'une
normalisation
qu'un
tel
de
traitement
résistance
*
au
*
électriques
,
-
est
le
loin
Toutefois,
de
res
section
et
furent
les
supérieur
son
raient
limites
discutées
et
une
utilisation
uniforme.
Finalement
à
Les
pour
xi
-
normalisation
pratique
raisons
de
limite
se
ces
l'utilisation
pratiquée
à
des
au
four.
pièces
propriétés supérieu¬
pratique
du
dispositif
aussi.
quelques
étendraient
ce
sujets
travail
de
recherches
furent
qui
suggérés.
compléte¬
-
xii
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-
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