Mikrostruktur-Eigenschaften-Beziehung in Mittelmangan-Stählen

  Dreidimensionale, atomare Darstellung der Ferrit/Austenit Grenzfläche in dem mittelmangan-Stahl Fe-5Mn-0.2C nach einer ART-Glühung bei 650°C für 2 Stunden. Urheberrecht: IEHK Dreidimensionale, atomare Darstellung der Ferrit/Austenit Grenzfläche in dem mittelmangan-Stahl Fe-5Mn-0.2C nach einer ART-Glühung bei 650°C für 2 Stunden.

Die wachsende Nachfrage nach Gewichtsreduktion, Minimierung von Emissionen und Fahrgastsicherheit in der Automobilindustrie verlangt nach neuen Konzepten in der Stahlentwicklung zum Erlangen einer verbesserten Kombination aus Festigkeit und Dehnung. Mittelmangan-Stähle, zugehörig zur dritten Generation der Advanced High Strength Steels (AHSS), weisen eine exzellente Balance aus mechanischen Eigenschaften und Werkstoffkosten auf. Die industrielle Umsetzung dieser Materialien verlangt einen umfassenden Kenntnisstand über die mechanischen Eigenschaften, die maßgeblich von der Stabilität des Restaustenits in der Mikrostruktur abhängig sind.

Dieses Forschungsprojekt zielt auf die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Fe-Mn-Al-C-Stählen durch die Kontrolle der Stabilität des Restaustenits und damit der mechanischen Verformung ab. Der Einfluss intrinsischer und extrinsischer Einflussgrößen auf die Stabilität des Austenits wird durch kombinierende Werkstoffsimulation und einer Vielzahl von Charakterisierungsmethoden bestimmt. Die Berechnung von Phasendiagrammen ermöglicht die Vorhersage von Verformungsmechanismen des Austenits und der Identifizierung des Prozessfensters für Austenite Reverted Transformation (ART). Die Mikrostrukturentwicklung und die Aufteilung chemischer Elemente zwischen Ferrit und Austenit während der ART-Glühungen kann mit Hilfe des Phasenfeld-Ansatzes bestimmt werden. Eine experimentelle Validierung erfolgt mit Hilfe von Electron Backscatter Diffraction (EBSD) beziehungsweise Atomsondenmessungen (APT). Die benötigten Keimbildungsbedingungen für die Kalibration des Phasenfeldmodels wird mit Hilfe von Synchrotronstrahlung gemessen. Zusätzlich dienen die Messungen der Bestimmung der Phasenanteile und der Charakterisierung des Verformungsverhaltens. Die hinzugewonnenen Kenntnisse dienen der Optimierung der mechanischen Eigenschaften durch die Kontrolle der Austenitstabilität und damit der Verformungsmechanismen.