Influence of thermal processing on microstructure, strength and ductility of steels for cold heading applications

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

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Abstract

Advanced High Strenght Steels (AHSS) der dritten Generation verbinden Kostenreduktion mit der Möglichkeit gezielt mechanische Eigenschaften einzustellen. Während geringe Kosten durch das Fehlen von teuren Legierungselementen entstehen wird das Werkstoffverhalten durch Veränderung der Mikrostruktur mittels thermischer Behandlung eingestellt. Besonders Quenching und Partitioning (Q&P) Prozesse sowie bainitische Wärmebehandlungen bieten eine Möglichkeit Festigkeit und Duktilität durch die Stabilisierung von Restaustenit zu verbessern. Das Ziel dieser Diplomarbeit ist es durch Anwendung von Q&P Prozessen und bainitischen Wärmebehandlungen, angewendet auf zwei Stähle die sich wesentlich im Kohlenstoff und Silizium Gehalt unterscheiden, sowohl hohe Festigkeit als auch hohe Duktilität einzustellen. Des Weiteren sollen die Anteile an Austenit bei Raumtemperatur, generiert durch die thermischen Behandlungen der zwei Stähle verglichen werden. Um Parameter für Q&P oder bainitische Wärmebehandlungen wählen zu können, wird das Abkühlungsverhalten der zwei Stähle mittels Simulation in JMatPro und Dilatometrie, sowie die Mikrostruktur mittels optischen Methoden festgestellt. Die Ergebnisse dienen zur Auswahl geeigneter Wärmebehandlungen, um Anteile an Restaustenit, Martensit, Bainit und Ferrit, sowie Festigkeit und Duktilität zu variieren. Die ausgewählten Q&P und bainitischen Wärmebehandlungen werden im Dilatometer durchgeführt. Klemm- und Nitalätzungen ermöglichen eine Unterscheidung der Phasenanteile in der Mikrostruktur. Des Weiteren werden die Phasenanteile des Restaustenits mittels Röntgendiffraktometrie (XRD) genauer ermittelt. Die Bestimmung der mechanischen Eigenschaften erfolgt durch Härtemessungen und Zugversuche. Die Ergebnisse zeigen, dass die Variation von Q&P Parametern hohe Festigkeit mit geringer Duktilität und ähnlichem Gehalt an Restautenit bewirken. Bainitische Wärmebehandlungen mit isothermem Halten oder kontinuierlichem Abkühlen erzielen eine gute Kombination aus hoher Festigkeit und Duktilität und erreichen Werte der dritten Generation AHSS. Des Weiteren weist der Stahl mit höherem Silizium Gehalt höhere Anteile an Restaustenit auf.

Details

Titel in ÜbersetzungEinfluss thermischer Behandlungen auf die Mikrostruktur, Festigkeit und Duktilität von Stählen für die Kaltumformung
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung15 Dez. 2017
StatusVeröffentlicht - 2017