Schrauben aus hochfesten Stählen und deren wirtschaftliche Fertigung unterliegen hohen Qualitätsansprüchen und werden ständig weiter verbessert. Für hochfeste Schrauben werden üblicherweise MnB-und 1 %Cr-Stähle im vergüteten Zustand verwendet. Als kostengünstige Alternativen gelten thermomechanisch gewalzte Stähle, Dualphasenstähle und AFP-Stähle, die ohne zusätzliche Wärmebehandlung (Vergütung) hergestellt werden können. Ausgehend von der Beschreibung der metallurgischen und walzbedingten Einflüsse bei der Drahtherstellung und deren Auswirkungen auf die Umformbarkeit bei der Schraubenherstellung werden die alternativen Stahlgüten vergleichend dargestellt. Ergänzend dazu werden die verfahrenstechnischen Optimierungsmöglichkeiten bei der Schraubenfertigung betrachtet, wobei primär der Vorzug, die Eigenspannungsentwicklung und die Wärmebehandlung untersucht werden. Durch FE-Simulationen werden die Fertigungsschritte analysiert und mittels Schädigungsmodellen die Grenzen der Umformbarkeit aufgezeigt. Materials and Processing Optimization for the Manufacturing of High Strength Fasteners.Fasteners made from high strength steels and their economical production are faced to high quality requirements and are improved continuously. High strength screws are usually made from MnB and 1 %Cr steels. Alternative cost-saving steel grades are thermomechanically rolled steels, dual phase steels and precipitation hardened ferritic-perlitic steels, which do not need an extra heat treatment (Q&T). Based on the description of the effect of metallurgical influences and the conditions during hot rolling of the wire on the formability, the alternative steel grades are compared. In addition, the measures to optimize the processing parameters during the manufacturing of fasteners are considered, taking into account pre-drawing, residual stresses and heat treatment. By finite element simulations, the fastener production steps and forming limits are analysed by damage models.

In Schadensuntersuchungen an HV‐Schrauben der Festigkeitsklasse 10.9 wurde herausgefunden, daß bei der Hochtemperaturverzinkung ab der Abmessung M30 an den kritischen Kerbstellen im Kopf/Schaft‐Übergang und im Gewindeauslauf der Mechanismus der dehnungsinduzierten Spannungsrißkorrosion in der Flüssigzinkphase auftreten kann. Derart vorgeschädigte Schrauben sind sprödbruchanfällig und besitzen insbesondere im Betrieb eine stark erhöhte Gefährdung gegenäber wasserstoffinduzierter Spannungsrißkorrosion. Durch eine Normaltemperaturverzinkung der gefährdeten Schraubenabmessungen ab M27 können solche Sprödbrüche sicher vermieden werden. Die Kenntnis dieser Zusammenhänge macht eine Überprüfung und Neubewertung von bisher angewendeten Maßnahmen zur Vermeidung von Sprödbrüchen an HV‐Schrauben der Festigkeitsklasse 10.9 zwingend erforderlich. Insbesondere müssen aus heutiger Sicht einige der in der Vergangenheit festgeschriebenen Maßnahmen zur Vermeidung wasserstoffinduzierter Sprödbrüche relativiert werden.

No abstract

274-282 (1992)

Ergebnisse der Untersuchungen zur Wasserstoffver‐sprödungsanfälligkeit einsatzgehärteter und einsatzvergüteter Blechschrauben lassen sich wie folgt zusammenfassen: Alle untersuchten einsatzgehärteten und einsatzvergüteten Werkstoffzustände sind wasserstoffversprödungsanfällig. besonders anfällig sind erwartungsgemäß die einsatzgehärteten Zustände. Nach dem Einstzhärten ohne nachfolgendes Anlassen können ausgeprägt zeitabhängige Veränderungen der mechanischen Eigenschaften beobachtet werden, die in einklang stehen mit dem bruchverhalten im Zeitstand‐versuch. Nach einer Raumtemperaturlagerung von 2 bis 3 Monaten finden keine Veränderungen der mechanischen Eigenschaften mehr statt, und die Ausfallrate im Zeitstandversuch geht auf Null zurück. Aus dem bisherigen Kenntnisstand kann geschlossen werden, daß für dieses Verhalten in erster Linie eine Wasserstoffefusion maßgebend ist, die aber vermutlich überlagert ist von zeitabhängigen Gefügeveränderungen infolge von Diffusionsvorgängen, insbesondere Kohlenstoffdiffusion.Nach dem anlassen einsatzgehärteter Werkstoffzustände werden keine meßbaren zeitabhängigen Veränderungen der mechanischen Kennwerte mehr festgestellt, und es treten im Zeitstandversuch bei Versuchsdauern bis zu 500 h keine Brüche auf. Die galvanische Oberflaächenbehandlung, wie sie hier vorgenommen wurde, bewirkt keine meßbaren veränderungen der mechanischen eigenschaften (Festigkeits‐ und Zähigkeitseigenschaften). Die Wasserstoffversprö‐dungsanfälligkeit ist jedoch in Zeitstandversuchen deutlich nachweisbar.