TY - BOOK

T1 - Entwicklung hochfester Quenching & Partitioning Stähle

AU - Kickinger, Christoph

N1 - gesperrt bis 01-12-2027

PY - 2022

Y1 - 2022

N2 - Die immer weiter steigenden Anforderungen an Sicherheit und Gewichtsreduktion moderner Kraftfahrzeuge sind wichtige treibende Kräfte für die Entwicklung moderner Advanced High Strength Steels (AHSS) für die Automobilindustrie. Eine Möglichkeit, diese Anforderungen zu erreichen, stellen Quenching & Partitioning (Q&P) -Stähle dar. Diese bestehen aus einem martensitisch-austenitischen Gefüge, welches unter Ausnutzung des Transformation Induced Plasticity (TRIP)- Effekts eine sehr hohe Festigkeit bei guter Kombination aus lokaler und globaler Umformbarkeit aufweist. Hierfür muss der Austenit eine ausgewogene Stabilität gegenüber spannungs- und dehnungsinduzierter Umwandlung besitzen. Zur Ermöglichung der Stabilisierung von Austenit durch C-Anreicherung wird Si zulegiert. Si hat jedoch den Nachteil, durch Förderung von Liquid Metal Embrittlement die Schweißbarkeit verzinkter Stähle zu reduzieren. Außerdem kann sich Si an den Ofenrollen in Form von Oxiden ablagern. Dies führt sowohl zu erhöhten Wartungs- und Stillstandskosten der Anlage als auch zu einer verschlechterten Oberflächenqualität des nachfolgenden Bandes. Weiters ist durch die hohen Legierungsgehalte von Q&P-Stählen eine Verringerung der Festigkeit bei gleichzeitiger Erhöhung der Dehnung nur durch zusätzliche Phasen in der Mikrostruktur realisierbar. Hierbei hat sich in der Literatur der Einbau von Ferrit in das Gefüge als Möglichkeit bereits abgezeichnet. Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung des Legierungseinflusses auf die Mikrostrukur und die mechanischen Eigenschaften hochfester Q&P-Stähle mit reduzierter Neigung zu LME und Pickelbildung. Hierfür wurden 18 verschiedene Legierungen mit variierenden Si, Al, Mn, C und B Gehalten hergestellt und an einem Wärmebehandlungssimulator Q&P-Zyklen unterzogen. Durch Dilatometrie und Laserkonfokalmikroskopie wurde das Umwandlungs- und Kornwachstumsverhalten untersucht. Die mechanischen Eigenschaften wurden durch Zugversuch und Härteprüfung ermittelt und die Gefüge mithilfe von Licht- und Elektronenmikroskopie analysiert. Ein weiteres Ziel ist die Untersuchung des Eigenschaftsspektrums von teilferritischen Q&P-Stählen. Hierfür wurde Material großtechnisch hergestellter Legierungen herangezogen. Dieses wurde verschiedenen Wärmebehandlungen unterzogen, um den Einfluss von Ausgangsgefüge sowie Ferritmorphologie und -menge auf die mechanischen Eigenschaften zu analysieren und ihre Herstellbarkeit auf bestehenden Anlagen zu ermitteln. Ein Ersatz von Si durch Al führt im Allgemeinen zu niedrigeren Festigkeiten und geringeren globalen Dehnungen, da die Korngröße ansteigt und der Restaustenit (¿R) zu stabil wird, um einen ausreichenden TRIP-Effekt zu bewirken. Nur bei sehr geringen Si-Anteilen hilft Al, die globale Dehnung durch Erhöhung des ¿R-Anteils zu verbessern. C und Mn erhöhen sowohl die Festigkeit über Mischkristallverfestigung und Umwandlungsverzögerung als auch die globale Dehnung durch Erhöhung des ¿R-Anteils mit ausreichender Stabilität. B zeigt auf die mechanischen Eigenschaften von Q&P-Stählen keinen großen Einfluss. Über eine verzögerte Bainitbildung beim Partitioning-Schritt führt es zu etwas höheren ¿R-Mengen und dadurch zu verbesserten Dehnungen. Das Einbringen von Ferrit in das Gefüge kann sowohl durch interkritisches Glühen als auch durch langsame Abkühlung nach vollaustenitischer Glühung erfolgen. Dabei kann die Festigkeit gesenkt und die globale Dehnung deutlich erhöht werden. Eine unvollständige Austenitisierung resultiert aufgrund des feineren Gefüges in einer besseren Kombination aus Festigkeit und Dehnung, sodass dieser Zyklus zu bevorzugen ist. Auch durch einen zusätzlichen Glühschritt kann das Eigenschaftsspektrum zu höheren Dehnungen bei geringeren Festigkeiten erweitert werden. Eine Änderung des Warmbandgefügezustandes hat im Gegensatz dazu nur sehr geringen Einfluss auf die Eigenschaften der Q&P-Stähle.

AB - Die immer weiter steigenden Anforderungen an Sicherheit und Gewichtsreduktion moderner Kraftfahrzeuge sind wichtige treibende Kräfte für die Entwicklung moderner Advanced High Strength Steels (AHSS) für die Automobilindustrie. Eine Möglichkeit, diese Anforderungen zu erreichen, stellen Quenching & Partitioning (Q&P) -Stähle dar. Diese bestehen aus einem martensitisch-austenitischen Gefüge, welches unter Ausnutzung des Transformation Induced Plasticity (TRIP)- Effekts eine sehr hohe Festigkeit bei guter Kombination aus lokaler und globaler Umformbarkeit aufweist. Hierfür muss der Austenit eine ausgewogene Stabilität gegenüber spannungs- und dehnungsinduzierter Umwandlung besitzen. Zur Ermöglichung der Stabilisierung von Austenit durch C-Anreicherung wird Si zulegiert. Si hat jedoch den Nachteil, durch Förderung von Liquid Metal Embrittlement die Schweißbarkeit verzinkter Stähle zu reduzieren. Außerdem kann sich Si an den Ofenrollen in Form von Oxiden ablagern. Dies führt sowohl zu erhöhten Wartungs- und Stillstandskosten der Anlage als auch zu einer verschlechterten Oberflächenqualität des nachfolgenden Bandes. Weiters ist durch die hohen Legierungsgehalte von Q&P-Stählen eine Verringerung der Festigkeit bei gleichzeitiger Erhöhung der Dehnung nur durch zusätzliche Phasen in der Mikrostruktur realisierbar. Hierbei hat sich in der Literatur der Einbau von Ferrit in das Gefüge als Möglichkeit bereits abgezeichnet. Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung des Legierungseinflusses auf die Mikrostrukur und die mechanischen Eigenschaften hochfester Q&P-Stähle mit reduzierter Neigung zu LME und Pickelbildung. Hierfür wurden 18 verschiedene Legierungen mit variierenden Si, Al, Mn, C und B Gehalten hergestellt und an einem Wärmebehandlungssimulator Q&P-Zyklen unterzogen. Durch Dilatometrie und Laserkonfokalmikroskopie wurde das Umwandlungs- und Kornwachstumsverhalten untersucht. Die mechanischen Eigenschaften wurden durch Zugversuch und Härteprüfung ermittelt und die Gefüge mithilfe von Licht- und Elektronenmikroskopie analysiert. Ein weiteres Ziel ist die Untersuchung des Eigenschaftsspektrums von teilferritischen Q&P-Stählen. Hierfür wurde Material großtechnisch hergestellter Legierungen herangezogen. Dieses wurde verschiedenen Wärmebehandlungen unterzogen, um den Einfluss von Ausgangsgefüge sowie Ferritmorphologie und -menge auf die mechanischen Eigenschaften zu analysieren und ihre Herstellbarkeit auf bestehenden Anlagen zu ermitteln. Ein Ersatz von Si durch Al führt im Allgemeinen zu niedrigeren Festigkeiten und geringeren globalen Dehnungen, da die Korngröße ansteigt und der Restaustenit (¿R) zu stabil wird, um einen ausreichenden TRIP-Effekt zu bewirken. Nur bei sehr geringen Si-Anteilen hilft Al, die globale Dehnung durch Erhöhung des ¿R-Anteils zu verbessern. C und Mn erhöhen sowohl die Festigkeit über Mischkristallverfestigung und Umwandlungsverzögerung als auch die globale Dehnung durch Erhöhung des ¿R-Anteils mit ausreichender Stabilität. B zeigt auf die mechanischen Eigenschaften von Q&P-Stählen keinen großen Einfluss. Über eine verzögerte Bainitbildung beim Partitioning-Schritt führt es zu etwas höheren ¿R-Mengen und dadurch zu verbesserten Dehnungen. Das Einbringen von Ferrit in das Gefüge kann sowohl durch interkritisches Glühen als auch durch langsame Abkühlung nach vollaustenitischer Glühung erfolgen. Dabei kann die Festigkeit gesenkt und die globale Dehnung deutlich erhöht werden. Eine unvollständige Austenitisierung resultiert aufgrund des feineren Gefüges in einer besseren Kombination aus Festigkeit und Dehnung, sodass dieser Zyklus zu bevorzugen ist. Auch durch einen zusätzlichen Glühschritt kann das Eigenschaftsspektrum zu höheren Dehnungen bei geringeren Festigkeiten erweitert werden. Eine Änderung des Warmbandgefügezustandes hat im Gegensatz dazu nur sehr geringen Einfluss auf die Eigenschaften der Q&P-Stähle.

KW - Quenching and Partitioning (Q&P)

KW - Advanced high strength steel (AHSS)

KW - influence of alloying elements

KW - microstructure

KW - mechanical properties

KW - partially ferritic

KW - morphology

KW - Q&Q&P

KW - influence of starting microstructure

KW - Quenching and Partitioning (Q&P)

KW - Advanced high strength steel (AHSS)

KW - Legierungseinfluss

KW - Mikrostruktur

KW - mechanische Eigenschaften

KW - teilferritisch

KW - Morphologie

KW - Q&Q&P

KW - Einfluss des Ausgangsgefüges

M3 - Dissertation

ER -