Erweiterung des MVT-Heißrisstests auf Basis von tomographischen Methoden am Beispiel von LTT-Schweißzusatzwerkstoffen

Mit Low Transformation Temperature (LTT) Schweißzusatzwerkstoffen können die
schweißbedingten Zugeigenspannungen während des Schweißprozesses gezielt minimiert
werden. Dies wird durch ein Herabsetzen der Martensitstarttemperatur
realisiert, so dass die Volumenzunahme bei der Martensitumwandlung die sich
ausbildenden Zugeigenspannungen besser kompensieren kann.
Allerdings können einige LTT-Legierungen, aufgrund ihres Seigerungsverhaltens,
eine hohe Neigung zur Bildung von Heißrissen aufweisen. Mithilfe von geeigneten
Heißrisstests ist es möglich, die Heißrissneigung eines Werkstoffes zu bewerten.
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In dieser Arbeit wird der etablierte modifizierte Varestraint/Transvarestraint
(MVT) Heißrisstest auf Basis von tomographischen Methoden erweitert. Damit
wird erstmals bei der Auswertung das gesamte 3D Heißrissnetzwerk im Probenvolumen
berücksichtigt. Es wird eine Auswertestrategie implementiert, mit der
Heißrissparameter ermittelt werden können, um die Heißrissneigung von Werkstoffen
in Analogie zum theoretischen Heißrissmodell nach Prokhorov beschreiben.
Die erarbeitete Methodik wird anschließend auf LTT Schweißzusatzwerkstoffe angewendet.
Dabei wird gezeigt, wie die Prozessparameter für eine aussagekräftige
Analyse gewählt werden müssen und welche Mechanismen die Ausbildung der 3D
Heißrissnetzwerke während des MVT-Heißrisstests beeinflussen.

The aim of the application of Low Transformation Temperature (LTT) weld filler
materials is the mitigation of the tensile residual stresses during the welding process.
This is realised by a reduced martensite start temperature in comparison to
conventional weld filler materials . As a result the volume expansion during the
martensite transformation compensates for the residual stresses due to thermal
shrinkage.
However, LTT alloys show a high hot cracking susceptibility because of their segregation
behavior. By using suitable hot cracking tests, it is possible to assess
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the hot cracking susceptibility of a material. In this thesis the well-established
modified Varestraint/Transvarestraint (MVT) hot cracking test is enhanced by
considering the 3D hot crack networks inside the material volume. An evaluation
strategy is implemented in order to determine hot cracking parameters that describe
the hot cracking susceptibility in analogy with the theoretical hot cracking
model according to Prokhorov.
The acquired methodology is then applied to LTT weld filler materials. It is
shown how the process parameters need to be chosen for a meaningful analysis
and which mechanisms significally affect the formation of 3D hot crack networks
during the MVT hot cracking test.