TY - CONF A1 - Holzwarth, Marcel A1 - Baer, Wolfram A1 - Mayer, Uwe A1 - Weihe, Stephan T1 - Investigation of the Master Curve Concept for Ferritic Ductile Cast Iron N2 - Within fracture mechanics safety assessment for steels in nuclear technology, the probabilistic master curve (MC) concept according to ASTM E1921 is currently used for quasi-static loading conditions as a supplement to the established deterministic ASME reference curve concept. However, for ductile cast iron (DCI), a systematic review of potential modifications to the assumptions and the procedure according to ASTM E1921 and an associated validation are still lacking. For this reason, the application of the fracture mechanics MC concept to ferritic ductile cast iron is being investigated in a recently started joint research project between MPA Stuttgart and BAM Berlin. According to the IAEA guidelines SSG 26, the safety assessment of DCI containers for transport as well as storage of radioactive materials is based on the fracture mechanics criterion of general crack initiation exclusion. Within this context, the focus of the current research project is on the further development of brittle fracture safety assessment methods. Therefore, a methodology shall be established to determine and assess dynamic fracture toughness values of DCI in the ductile-to-brittle transition regime, using samples extracted from a component. For the experimental program, a DCI material will be produced as it is generally used for transport and storage containers. A basic mechanical-technological material characterization consisting of tensile, Charpy and Pellini tests is planned and a comprehensive fracture mechanics test program was compiled covering dynamic testing of DC(T)9, C(T)25, C(T)50, SE(B)10, SE(B)25, and SE(B)140 specimens. Numerical analyses of different specimen geometries and test setups are planned to investigate the influences of stress triaxiality and loading rate. Throughout the experimental program, the microstructure-property relationship will be investigated based on quantitative metallographic and fractographic analyses. Finally, different MC assessment strategies will be considered and modifications will be made if necessary. T2 - 21st International Symposium ASTM/ESIS Symposium on Fatigue and Fracture Mechanics CY - Washington, DC, USA DA - 08.11.2023 KW - Ductile Cast Iron KW - Dynamic Fracture Toughness KW - Cleavage Fracture KW - Master Curve Concept PY - 2023 SP - 1 EP - 5 PB - ASTM International CY - West Conshohocken, PA AN - OPUS4-59064 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Holzwarth, Marcel A1 - Baer, Wolfram A1 - Mayer, Uwe A1 - Weihe, Stefan T1 - Master Curve-Auswertungen und Untersuchung des Größeneffekts für c(t)-proben - Aktuelle Erkenntnisse zur Untersuchung des Master Curve Konzepts für ferritisches Gusseisen mit Kugelgraphit bei dynamischer Beanspruchung N2 - Ausgehend vom Stand des Regelwerkes und der Forschung wird in einem BMUV-Verbundprojekt zwischen der MPA Stuttgart und der BAM Berlin die Anwendung des Master Curve (MC)-Konzepts auf ferritisches Gusseisen mit Kugelgraphit (DCI) untersucht. Ziel des Verbundprojekts ist die Anwendbarkeit des MC-Konzepts näher zu untersuchen und ggf. Modifikationen vorzunehmen, um eine Bewertungsmethode für die dynamische Bruchzähigkeit von DCI im Übergangsbereich zu erarbeiten. Auf den Jahrestagungen 2023 und 2024 des DVM-AK Bruchmechanik und Bauteilsicherheit wurden bereits der Forschungsansatz sowie erste Ergebnisse des Projekts MCGUSS präsentiert. Der Beitrag für die diesjährige Tagung soll nun MC-Auswertungen und den Größeneffekt für C(T)-Proben aus DCI diskutieren. T2 - 57. Tagung des DVM-Arbeitskreises Bruchmechanik und Bauteilsicherheit CY - Köln, Germany DA - 18.02.2025 KW - Versuche KW - Master Curve KW - Bruchmechanik KW - Dynamische Beanspruchung KW - Gusseisen mit Kugelgraphit PY - 2025 DO - https://doi.org/10.48447/BR-2025-495 SP - 123 EP - 129 PB - DVM-Verlag CY - Berlin AN - OPUS4-62555 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Holzwarth, Marcel A1 - Mayer, Uwe A1 - Baer, Wolfram T1 - Investigating the Applicability of the Master Curve Concept for Ductile Cast Iron – Early Results for 2 Different Test Temperatures N2 - Based on the state-of-the-art research and regulations, the application of the fracture mechanics master curve (MC) concept to ferritic ductile cast iron (DCI) is being investigated in a joint research project between MPA Stuttgart and BAM Berlin. This paper outlines the research approach, the planned investigations and first results of the experimental program. T2 - 8th SEDS Workshop: Safety of Extended Dry Storage CY - Garching, Germany DA - 15.05.2024 KW - Dynamic fracture KW - Brittle fracture KW - Ductile cast iron KW - Master Curve PY - 2024 SP - 1 EP - 4 AN - OPUS4-60013 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Baer, Wolfram T1 - Statistische Auswertung der SE(B)-Bruchzähigkeitsdatenbasis und Untersuchungen zum Bruchmechanismus - Neue Ergebnisse zur Untersuchung des Master Curve Konzepts für ferritisches Gusseisen mit Kugelgraphit bei dynamischer Beanspruchung (Projekt MCGUSS) N2 - Die Zielstellung des laufenden Kooperationsprojektes MCGUSS zwischen der BAM Berlin und der MPA Stuttgart ist es, das probabilistische Master Curve (MC)-Konzept hinsichtlich seiner Übertragbarkeit auf ferritisches Gusseisen mit Kugelgraphit (DCI) zu untersuchen. Über Teilergebnisse der Arbeiten wurde bereits auf den Jahrestagungen 2023 bis 2025 des DVM-AK Bruchmechanik und Bauteilsicherheit berichtet. Der vorliegende Beitrag hat zwei Schwerpunkte. Zum einen wurde die Datenbasis der dynamischen Bruchzähigkeit für SE(B)-Proben der Dicken 10 mm, 25 mm und 140 mm auf insgesamt 101 Versuche bei Temperaturen von -40 °C bis -140 °C erweitert, statistisch ausgewertet sowie MC-Analysen unterzogen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Daten sich zwar mit einer Weibullverteilung gut beschreiben lassen, die MC-Methode nach ASTM E1921 jedoch nicht ohne Weiteres anwendbar ist, sondern Modifikationen erforderlich sind. Des Weiteren werden neue Ergebnisse zum werkstoffspezifischen Bruchmechanismus bei dynamischer Belastung im unteren Übergangsbereich der Zähigkeit diskutiert. Die fraktographische Datenbank wurde durch REM-Analysen weiterer Bruchflächen von SE(B)25-Proben bei -40 °C, -60 °C und -80 °C ergänzt. Die Ergebnisse unterstreichen die prägende Rolle, die Rissarrestereignissen im Verlauf des dynamischen Sprödbruchversagens bei DCI zukommt. Der in MCGUSS zur Erklärung eines gegenüber Stahl inversen Probengrößeneinflusses vorgeschlagene Mechanismus „Specimen size-dependent arrest of local brittle fractures before global brittle failure by weakest link“ wird dadurch weiter unterstützt. T2 - DVM-Jahrestagung 2026 des Arbeitskreises Bruchmechanik und Bauteilsicherheit CY - Stuttgart, Germany DA - 24.02.2026 KW - Dynamic fracture toughness KW - Ductile cast iron KW - Safety assessment KW - Master curve KW - Statistics PY - 2026 AN - OPUS4-65593 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Baer, Wolfram A1 - Ohm, Katrin A1 - Holzwarth, Marcel T1 - Statistische Auswertung der SE(B)-Bruchzähigkeitsdatenbasis und Untersuchungen zum Bruchmechanismus – neue Ergebnisse zur Untersuchung des Master Curve Konzepts für ferritisches Gusseisen mit Kugelgraphit bei dynamischer Beanspruchung (Projekt MCGUSS) N2 - Die Zielstellung des laufenden Kooperationsprojektes MCGUSS zwischen der BAM Berlin und der MPA Stuttgart ist es, das probabilistische Master Curve (MC)-Konzept hinsichtlich seiner Übertragbarkeit auf ferritisches Gusseisen mit Kugelgraphit (DCI) zu untersuchen. Über Teilergebnisse der Arbeiten wurde bereits auf den Jahrestagungen 2023 bis 2025 des DVM-AK Bruchmechanik und Bauteilsicherheit berichtet. Der vorliegende Beitrag hat zwei Schwerpunkte. Zum einen wurde die Datenbasis der dynamischen Bruchzähigkeit für SE(B)-Proben der Dicken 10 mm, 25 mm und 140 mm auf insgesamt 101 Versuche bei Temperaturen von -40 °C bis -140 °C erweitert, statistisch ausgewertet sowie MC-Analysen unterzogen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Daten sich zwar mit einer Weibullverteilung gut beschreiben lassen, die MC-Methode nach ASTM E1921 jedoch nicht ohne Weiteres anwendbar ist, sondern Modifikationen erforderlich sind. Des Weiteren werden neue Ergebnisse zum werkstoffspezifischen Bruchmechanismus bei dynamischer Belastung im unteren Übergangsbereich der Zähigkeit diskutiert. Die fraktographische Datenbank wurde durch REM-Analysen weiterer Bruchflächen von SE(B)25-Proben bei -40 °C, -60 °C und -80 °C ergänzt. Die Ergebnisse unterstreichen die prägende Rolle, die Rissarrestereignissen im Verlauf des dynamischen Sprödbruchversagens bei DCI zukommt. Der in MCGUSS zur Erklärung eines gegenüber Stahl inversen Probengrößeneinflusses vorgeschlagene Mechanismus „Specimen size-dependent arrest of local brittle fractures before global brittle failure by weakest link“ wird dadurch weiter unterstützt. T2 - DVM-Jahrestagung 2026 des Arbeitskreises Bruchmechanik und Bauteilsicherheit CY - Stuttgart, Germany DA - 24.02.2026 KW - Statistics KW - Dynamic fracture toughness KW - Ductile cast iron KW - Master curve KW - Safety assessment PY - 2026 SP - 1 EP - 12 PB - DVM-Verlag CY - Berlin AN - OPUS4-65591 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Agudo Jácome, Leonardo T1 - Low-Cycle Fatigue Behavior of Laser Powder Bed Fused Inconel 718 at Room and High Temperature N2 - The nickel-base superalloy Inconel 718 (IN718) is one of the most commonly used Ni-based superalloys for high temperature structural applications for its remarkable strength, as well as creep, fatigue, and corrosion resistance up to 650 °C. While IN718 has traditionally been employed as cast or wrought material, it is difficult to machine because of its high strength and toughness. The additive manufacturing of IN718 components made by metal AM has thus gained extensive attention to produce expensive near-net shaped components of high-temperature alloys such as IN718, for it saves material and costs in processing and machining steps. Among all metal additive manufacturing (AM) technologies, laser powder bed fusion (PBF-LB/M) is the most widespread, IN718 being one of the most common alloys produced with it. However, high cooling rates associated to the PBF-LB/M process, hinders the primary strengthening phases γ’’ and γ’ to form, as these cooling rates induce a dislocation cellular substructure, at which walls primary Laves phases bind segregating Nb, Ti and Mo. Many of the therefore needed heat-treatment strategies can then promote Laves-phase transformation into the stable δ phase along the cell and grain boundaries. Laves and δ phases, as well as grain-boundary primary carbides may have adverse effects on mechanical properties. The mostly needle-shaped δ phase was namely found to have a detrimental effect on creep rupture life while no direct effect on LCF fatigue life was evident. In this work room- and high-temperature (650 °C) low-cycle fatigue behavior of PBF-LB/M IN718 is investigated in the four-step heat-treated state and compared to wrought IN718. The microstructure of both materials is characterized across length scales via microscopy methods. The fatigue life at room temperature of the PBF-LB/M IN718 material is slightly lower than that for the wrought material, which is reversed at 650 °C. The cyclic stress response for both materials is marked by cyclic softening that is more pronounced at higher test temperatures. Multiple secondary cracks form at high strain amplitudes, at both room and high temperatures. High testing temperatures enhance specially crack formation at the transitions of regions between elongated grains and columns of stacked grains with ripple patterns in the PBF-LB/M material. Additional to this behavior, pronounced crack branching and deflection indicate that the cracks are controlled by sharp micromechanical gradients. T2 - EUROMAT 2025 CY - Granada, Spain DA - 14.09.2025 KW - Additive manufacturing KW - Low-cycle fatigue KW - Microstructural characterization KW - Ni-base superalloy PY - 2025 AN - OPUS4-64354 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Mohr, Gunther T1 - R&D insights into sustainable additive manufacturing for high-temperature applications (HTA) N2 - Im Rahmen des AM Forums Berlin 2026 wird durch diesen Vortrag ein Einblick in FuE-Aktivitäten der BAM auf dem Gebiet der additiven Fertigung für Hochtemperaturanwendungen gegeben. Es werden dabei insbesondere Aspekte der nachhaltigen Verwendung von Pulverausgangswerkstoff und der Einfluss von Sauerstoff im Pulverwerkstoff auf die Degradation resultierender mechanischer Eigenschaften von Probekörpern beleuchtet. Die präsentierten Arbeiten sind im Rahmen des Pro FIT Projektes HTA2.0 entstanden. T2 - 10. AM Forum 2026 CY - Berlin, Germany DA - 10.03.2026 KW - Additive Manufacturing KW - Sustainability KW - Powder recycling KW - Powder degradation PY - 2026 AN - OPUS4-65725 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Suarez Ocano, Patricia T1 - Effect of the powder composition on the microstructure and mechanical properties of 316L stainless steel fabricated by laser powder bed fusion N2 - Additive manufacturing (AM) has seen rapid growth in recent decades, with Laser Powder Bed Fusion (PBF-LB/M) emerging as the leading technique for producing high-density, geometrically complex metal parts. Austenitic stainless steel 316L is one of the most studied alloys for PBF-LB/M due to its excellent strength, ductility, and corrosion resistance [1]. The microstructure formed during PBF-LB/M processing can improve certain mechanical properties compared to conventionally manufactured 316L [2]. However, the current 316L standards allow broad ranges for key alloying elements, particularly Cr and Ni. While such variations have little effect on conventionally produced alloys, emerging evidence shows that they can markedly alter the microstructure and mechanical properties in PBF-LB/316L—even within specification limits [3]. This study investigates through microstructural and thermodynamical assessment, how two powders of nominally standard 316L composition (Alloys A and B) respond to identical PBF-LB/M processing parameters. Despite identical printing conditions, Alloy A exhibited twice the grain size and five times higher low-angle grain boundary (LAGB) density compared to Alloy B . Conversely, Alloy B showed a significantly higher density of Σ3 twin boundaries, nearly absent in Alloy A. These microstructural differences are attributed primarily to variations in Cr and Ni content in the liquid, which may influence icosahedral short-range ordering (ISRO) mechanism [4]. ISRO potentially facilitates twin boundary formation, ultimately refining grain structure [5]. This work highlights the critical impact of compositional control on final part microstructures and consequent mechanical properties and emphasizes the need to reassess compositional tolerances for AM-specific applications. T2 - 5th Symposium on Materials and Additive Manufacturing (Additive 2026) CY - Kassel, Germany DA - 24.03.2026 KW - Additive manufacturing KW - 316L stainless steel KW - Chemical composition KW - Lcosahedral short-range ordering mechanism KW - Grain size PY - 2026 AN - OPUS4-65738 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Raute, J. A1 - Schmidt, J. A1 - Bhadeliya, A. A1 - Rehmer, B. A1 - Olbricht, J. A1 - Jokisch, T. A1 - Biegler, M. A1 - Rethmeier, M. T1 - Investigation on seam quality and fatigue crack propagation in electron beam welded additive manufactured Inconel 939 N2 - Laser powder bed fusion of metals (PBF-LB/M) offers great potential for the production of new and spare parts for stationary gas turbines made of nickel superalloys such as Inconel 939 (IN939). In order to enable integration into existing assemblies and overcome design limitations, the additive manufacturing process chain must be expanded by suitable joining techniques. This study compares the electron beam welding of cast IN939 sheets and sheets produced additively using PBF-LB/M. The investigation focuses on the achievable seam quality with regard to geometric irregularities and internal defects in the form of liquation cracks on the microscale in the heat-affected zone. The evaluation of the welded samples shows no differences in the formation of the seam shape between the additively manufactured material and the cast material. For both materials, the highest quality category for beam-welded seams according to DIN EN ISO 13,919–1 was achieved at high welding speeds of 20 mm/s. Regardless of the manufacturing method, both materials show an increase in crack formation with increasing welding speed. However, due to its microstructure, the PBF-LB/M material exhibits significantly fewer microcracks overall. Final crack propagation tests on welded PBF-LB/M samples that were treated using HIP also show stable crack growth without sudden failure, which opens up potential for practical application. KW - Electron beam welding KW - Inconel 939 KW - PBF-LB/M KW - Liquation cracking KW - Fatigue crack propagation PY - 2026 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-657015 DO - https://doi.org/10.1016/j.jajp.2026.100389 SN - 2666-3309 VL - 13 SP - 1 EP - 10 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-65701 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -