Beschreibung
Auf den Punkt gebracht
Abschrecken ist das schnelle Abkühlen eines erhitzten Materials in einem Abschreckmedium (in unserem Fall Gas), um es zu erreichen. In der Metallurgie ist das Abschrecken einer der entscheidenden Schritte bei der Wärmebehandlung eines Metalls und wird in der Regel zum Härten des Endprodukts, z. B. Stahl, verwendet.
Mit unseren Abschreckdilatometern können wir Produktionsprozesse mit komplexen Temperaturprofilen simulieren zur Optimierung von Stählen, Legierungen und anderen Metallen simulieren. Insbesondere bei Stählen gehen viele Phasenübergänge mit einer Änderung der Dichte oder zumindest einer Änderung des Ausdehnungskoeffizienten des Materials einher.
Die gleichzeitige Dilatationsmessung des L78 ermöglicht es daher, Phasenübergänge der Mikrostruktur der Probe während des Wärmebehandlungszyklus zu erkennen. Dies ist von großer Bedeutung für die Optimierung Ihrer Produktionsprozesse.
TTT – CCT – CHT – Diagramm
Es gibt drei Haupttypen von Umwandlungsdiagrammen, die bei der Auswahl des optimalen Stahls und des optimalen Verarbeitungswegs nützlich sind, um eine bestimmte Reihe von Eigenschaften zu erreichen. Dabei handelt es sich um die Diagramme der Zeit-Temperatur-Umwandlung (TTT), der kontinuierlichen Abkühlungsumwandlung (CCT) und der kontinuierlichen Erwärmungsumwandlung (CHT).
Metallverformung
Wenn auf ein Metall oder ein anderes Konstruktionsmaterial eine ausreichende Last ausgeübt wird, führt dies zu einer Formänderung des Materials. Diese Formänderung wird als Verformung bezeichnet. Sie wird entweder durch die mechanische Einwirkung äußerer Kräfte oder durch verschiedene physikalische und physiochemische Prozesse verursacht. Die verformten oder mechanisch bearbeiteten Metalle sind Gussmetallen weit überlegen.
Zugversuche und Spannungs-Dehnungs-Kurven
Spannungs-Dehnungs-Kurven sind ein äußerst wichtiges grafisches Maß für die mechanischen Eigenschaften eines Materials. Das Diagramm gibt uns viele mechanische Eigenschaften wie E-Modul, Zugfestigkeit und Streckgrenze an. Das Spannungs-Dehnungs-Diagramm drückt eine Beziehung zwischen einer auf ein Material ausgeübten Last und der durch die Last verursachten Verformung des Materials aus. Das Spannungs-Dehnungs-Diagramm wird durch Zugversuche bestimmt. Zugversuche werden in Zugprüfmaschinen (DIL L78 Q/D/T) durchgeführt, die eine kontrollierte, gleichmäßig ansteigende Zugkraft auf die Probe.
Abschreckmodus:
- Sehr geringe Kraft
- CTE – Wärmeausdehnungskoeffizient
- Erstellung von TTT-Diagrammen
- Bestimmung von Phasenänderungen bei unterschiedlichen Abkühlraten
- Maximale Abkühlung: 4000 °C/s (Hohlprobe und maximal erreichbare Abkühlrate
- Option für niedrige Temperaturen (Tmin= -150 °C)
- Optionale Laser-Speckle-Messung der Ausdehnung (Patent Nr. DE 10 2017 216 714.9)
Zubehör für Abschreckmodus:
- Verschiedene Turbomolekularpumpen (Standard und hoher Durchfluss)
- Thermoelement-Schweißgerät (optionaler Inertgasmodus)
- Kryogenes Add-on (-150 °C im Abschreckmodus)
- Laser-Speckle-Option für zweidimensionale Dehnungsmessung
- -150 °C im Abschreckmodus, -50 °C im Zug- und Verformungsmodus
Verformungsmodus
- Simulation von Fertigungsprozessen mit mechanischer Beanspruchung wie Warmwalzen oder Schmieden
- Maximale Abkühlrate: 125 °C/s
- Maximale Kraft: 22 kN (Druck)
- Druckrate: 0,005 – 100 mm/s (mehr auf Anfrage)
Zugmodus
- E-Modul-Bestimmung
- Bruchversuche
- Maximale Abkühlrate: 125 °C/s
- Maximale Kraft: 22 kN (Zug)
- Zuggeschwindigkeit: 0,005 – 100 mm/s
- Verschiedene Probenformen (flach, rund)
- Optional: Optische Dehnungsmessung
Unique Features
Schnelles Abschrecken zur Härteverbesserung mit Wasser, Öl oder Luft
Bestimmung von TTT-, CHT- und CCT-Diagrammen
im Temperaturbereich von -150°C bis 1600°C
Heiz- und Kühlraten
bis 2500°C/s
Nutzung von Induktionsöfen und
Hochgeschwindigkeits dilatometern
für präzise Messungen
Fragen? Rufen Sie uns einfach an!
+49 (0) 9287/880 0
Donnerstag von 8-16 Uhr erreichbar
und Freitag von 8-12 Uhr.
Wir sind für Sie da!
Spezifikationen
MODELL | DIL L78/RITA Q * |
|---|---|
| Ofen: | Induktionsofen |
| Temperaturbereich: | -150 °C bis 1600 °C (mehr auf Anfrage |
| Temperaturmessung: | Bis zu 3 Thermolemente mit der Probe verschweißt |
| Probendurchmesser: | Ø 3 mm hohl: 3,5 mm AD / 3 mm ID 10 mm lang |
| Probendurchmesser (optional für Wärmebehandlung): | 10 x 10 x 60 mm (andere auf Anfrage) |
| Heizraten: | ≤ 4000 K / s** |
| Kühlraten: | ≤ 4000 K / s** |
| Messung von Längenänderungen: | +/- 1.2mm |
| Datenerfassung (für Temperatur, Länge, Kraft): | bis zu 1 kHz |
| Längenänderungsauflösung: | 5 nm |
| Datenauflösung: | 24-bit |
| Geräteabmessung: | 60 x 60 x 110 cm (ohne Zubehör) |
| Stromversorgung: | 16 A, 208–230 V |
| *Spezifikationen hängen von den Konfigurationen ab **maximale Heiz-/Kühlrate, Hohlprobe |
|
MODELL | DIL L78/RITA Q/D * |
|---|---|
| Ofen: | Induktionsofen |
| Temperaturbereich: | -150 °C bis 1600 °C (Abschreckmodus) Probenabhängig 1750 °C |
| Abschrecken der Probengeometrie: | Ø 3 mm rec. Hohlraum: 3,5 mm AD / 3 mm ID 10 mm lang |
| Kompression der Probengeometrie: | Feste Proben, Durchmesser 5 mm, 10 mm lang |
| Heizraten: | ≤ 125 K / s |
| Kühlraten: | ≤ 125 K / s |
| Längenänderungsmessung Kompressionsmodus: | +/- 5 mm |
| Längenänderungsmessung Abschreckmodus: | +/- 1,2 mm |
| Auflösung der Längenmessung: | 5 nm (optional 1 nm) |
| Kompressionskraft: | 22 kN (max.) |
| Hubgeschwindigkeit: | 0,005 - 100 mm/s (mehr auf Anfrage) |
| Tatsächliche Verformung (Kompressionsmodus): | -0,02 bis -1,2 |
| Datenerfassung (für Temperatur, Länge, Kraft): | bis zu 1 kHz |
| Mechanische Steuerungsmodi: | Hub, Kraft, wahre Dehnungsrate |
| *Spezifikationen hängen von den Konfigurationen ab | |
MODELL | DIL L78/RITA Q/D/T* |
|---|---|
| Ofen: | Induktionsofen |
| Probengeometrie Abschrecken: | Ø 3 mm empf. Hohl: 3,5 mm AD / 3 mm ID 10 mm lang |
| Probengeometrie Kompression: | feste Proben, Durchmesser 5 mm, 10 mm lang |
| Probengeometrie Dehnung: | rund, flache Platte |
| Heizraten: | ≤ 125 K / s |
| Kühlraten: | ≤ 125 K / s |
| Längenänderungsmessung Kompressionsmodus: | +/- 5 mm |
| Längenänderungsmessung Abschreckmodus: | +/- 1,2 mm |
| Auflösung der Längenmessung: | 5 nm (optional 1 nm) |
| Druck-/Zugkraft: | 22 kN (max.) |
| Hubgeschwindigkeit (Druck und Zug): | 0,005 - 100 mm/s (mehr auf Anfrage) |
| Dehnrate (Druckmodus): | -0,02 bis -1,2 |
| Datenerfassung (für Temperatur, Länge, Kraft): | bis zu 1 kHz |
| Mechanische Steuerungs-Modi: | Hub, Kraft, Dehnrate |
| *Spezifikationen hängen von den Konfigurationen ab | |
Zubehör
Laser Speckle Messung der Ausdehnung
- Optischer Verschiebungssensor/Optischer Dehnungsmesser
- Kamera beobachtet Speckle-Muster, die durch Laser erzeugt werden
- Kamerabilder werden nach der Messung ausgewertet
- Größe und Position der Bereiche sind benutzerdefinierbar
- Auflösung von bis zu 2 Megapixeln
- Bestimmung der Anisotropie
- Keine Markierungen auf der Probe erforderlich
- 2D-Punktmatrix für auswählbare Bereiche
- Messung direkt auf der Probenoberfläche (kein Rand erforderlich)
- 2-dimensionale Messung möglich
- Kleiner Messbereich → kleiner Temperaturgradient
- Längenmessung sehr nahe am Thermoelement möglich
- Relativ kleiner Spalt in der Spule erforderlich
Design des Abschreckmodus
Zugmodus-Design
Zerstörungsfreie Ultraschall-Laser-ZfP-Technologie
Echtzeit-Einblick in das Kornwachstum
Die zerstörungsfreie Ultraschall-Lasertechnik (LUS) ermöglicht eine In-situ-Korngrößenanalyse auf der Grundlage der Auswertung der frequenzabhängigen Ultraschalldämpfung α(f), die hauptsächlich durch die Streuung an den Korngrenzen aufgrund der angewandten Methode verursacht wird. Die frequenzabhängige Ultraschalldämpfung wird durch das folgende Potenzgesetz modelliert:
Der Dämpfungskoeffizient α(f) setzt sich aus einem Absorptionskoeffizienten α, einem Streukoeffizienten b, der Frequenz f und dem Exponenten n zusammen, wobei der Absorptionskoeffizient die inneren Reibungsverluste beschreibt und der Streukoeffizient der interessante Korngrößenparameter ist (proportional zur mittleren Korngröße). Der Exponent n ergibt sich aus dem Verhältnis der akustischen Wellenlänge zur mittleren Korngröße, wobei drei Arten der Streuung unterschieden werden können: Rayleigh- (n=4), stochastische (n=2) und geometrische Streuung [1]. Die Beziehung zwischen dem Streukoeffizienten und der interessierenden Korngröße D wird wie folgt modelliert:
Der Streukoeffizient b ist das Produkt des materialabhängigen Parameters C und der relativen Änderung der mittleren Korngröße D-D0 (D0 – Anfangskorngröße). Die Kalibrierung des Modells unter Verwendung der mittleren Korngrößenwerte aus Mikrographen bei bestimmten Temperaturbedingungen ergibt den Parameter C [2].
Abbildung 2 zeigt einen eindrucksvollen Vergleich dieser Echtzeit-LUS-Ergebnisse (Punkte) mit mehreren zeitaufwändigen Mikrographenanalysen (farbige X-Markierungen).
Quelle:
[1] S. Sarkar, A. Moreau, M. Militzer und W. J. Poole, „Evolution of austenite recrystallization and grain growth using laser ultrasonics“,
Metall. Mater. Trans. A Phys. Metall. Mater. Sci., Band 39 A, Nr. 4, S. 897–907, 2008, doi: 10.1007/s11661-007-9461-6.
[2] T. Garcin, J. H. Schmitt und M. Militzer, „Insitu laser ultrasonic grain size measurement in superalloy INCONEL 718“, J. Alloys Compd., Bd. 670, S. 329–336, 2016, doi: 10.1016/j. jallcom.2016.01.22 2.
Laser-Ultraschallmessungen und Datenanalysen unter Verwendung dieses Dämpfungsmodells bieten in Echtzeit (in-situ) Einblicke in das Kornwachstum eines Materials während des Temperaturwechsels. In-situ-Laser-Ultraschalltests ersetzen zeitaufwendige Messungen und liefern Ergebnisse in Echtzeit.
Echtzeit-In-situ-Messung von:
- Rekristallisation
- Kornwachstum
- Korngröße
- Phasenübergängen
- Elastischen Konstanten
Software
Werte sichtbar und vergleichbar machen
Unsere intuitive Software-Oberfläche gewährleistet eine mühelose Bedienung, selbst bei komplexen Messungen. Mit ihrem optimierten Arbeitsablauf, umfassenden Datenanalyse-Tools und Echtzeit-Überwachungsfunktionen ermöglicht die Software den Benutzern, mit minimalem Schulungsaufwand zuverlässige Ergebnisse zu erzielen.
Allgemeine Funktionen
- Programm mit Textbearbeitungsfunktion
- Datensicherheit bei Stromausfall
- Schutz vor Thermoelementbruch
- Wiederholungsmessungen mit minimaler Parametereingabe
- Auswertung laufender Messungen
- Speicherung und Export von Auswertungen
- Export und Import von Daten im ASCII-Format
- Datenexport nach MS Excel
- Multimethodenanalyse (DSC TG, TMA, DIL usw.)
- Zoomfunktion
- 1. und 2. Ableitung
- Freie Skalierung
DIL-Funktionen
- Anzeige von relativen/absoluten Schrumpfungs- oder Ausdehnungskurven
- Darstellung und Berechnung des technischen/physikalischen Ausdehnungskoeffizienten
- Halbautomatische Auswertungsfunktionen
- Spezielles Softwarepaket zur Erstellung von CCT-/CHT-/TTT-Diagrammen
Applikationen
Phasenumwandlung von Stahl
Zur Erstellung eines CCT-Diagramms wird die Probe mit unterschiedlichen Abkühlungsraten abgeschreckt. Je nach Abkühlungsrate kann die Probe in unterschiedliche Mikrostrukturen umgewandelt werden. Die Probentemperatur und die Umwandlungstemperaturen zu Beginn und am Ende werden in das CCT-Diagramm übertragen.
Isotherme Umwandlung
Die Grafik auf der linken Seite zeigt die Länge und Temperatur einer Probe zur Erstellung eines TTT-Diagramms. Während die Probentemperatur konstant bleibt, wandelt sich die Probe in eine andere Mikrostruktur um.
Diagramm der kontinuierlichen Abkühlungstransformation (CCT)
Das CCT-Phasendiagramm stellt die Phasenumwandlung eines Materials dar, wenn es mit verschiedenen kontrollierten Geschwindigkeiten abgekühlt wird. Das CCT-Diagramm ermöglicht die Vorhersage der endgültigen Mikrostruktur des gemessenen Stahls. Diese kristalline Struktur bestimmt die physikalischen Eigenschaften des Materials. Das L78 Q und L78 Q/D ist das ideale Werkzeug, um kleine Dimensionsänderungen unter extremen Bedingungen der kontrollierten Abkühlung zu beobachten. Mit der intuitiven Software ist es einfach, CCT-, CHT- und TTT-Diagramme aus den Testergebnissen zu erstellen.
Fließkurve
Das Diagramm zeigt die mechanische Spannung, die auf die Probe ausgeübt wird, während die Probe mit einer konstanten Verschiebungsrate oder einer konstanten wahren Dehnungsrate komprimiert wird. Die hier gezeigte Probe wurde bei 100 °C mit 5 mm/s komprimiert.
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