Stability of Retained Austenite in a Bainitic Low Alloyed Steel and its Response to Mechanical and Thermal Loading

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Organisationseinheiten

Abstract

Die Herstellung neuer Produkte im großtechnischen Ausmaß ist mit steigenden Anforderungen an Materialeigenschaften wie Festigkeit und Duktilität von Stählen verbunden. Um gute Festigkeit mit hoher Duktilität zu erreichen kann auf bainitische Stähle, die hohe Restaustenitanteile stabilisieren, gesetzt werden. Dabei erfolgt die Stabilisierung des Restaustenits durch gezieltes Einstellen der Chemie, mittels Kohlenstoffanreicherung durch eine geeignete Wärmebehandlung. Die Wärmebehandlung für bainitische Stähle ist oft komplex und kann zu einer Vielzahl an mikrostrukturellen Erscheinungsformen des Bainits führen, die oft nicht großtechnisch umsetzbar sind. Die Herausforderung besteht daher in der Wahl einer geeigneten bainitischen Erscheinungsform, deren Wärmebehandlung großtechnisch durchführbar ist. Dabei ergibt sich die Fragestellung, wie viel Kohlenstoff im Austenit mindestens nötig ist, damit nach abgeschlossener Bainitbildung, während des Kühlens auf Raumtemperatur, keine weitere Umwandlung des Austenits mehr stattfindet. Zusätzlich erfordert die großtechnische Produktherstellung die Betrachtung der Stabilität des Restaustenits gegen mechanische und erneute thermische Belastung, da Umformschritte und Anlassprozesse oft Teile der Produktion sind. Hier zeichnet sich diese Doktorarbeit darin aus, dass die Stabilität des Austenits während der Bainitbildung sowie während des Anlassens mittels in-situ Synchrotronversuchen untersucht wurde. Für die Stabilität des Austenits gegen mechanische Verformung wurden Zug- mit Druckversuchen verglichen, welche von XRD Messungen begleitet wurden. Um die Auswirkungen der einzelnen Prozessschritte auf den Austenit aufzuzeigen, wurden umfassende Analysen der Mikrostruktur mit hochauflösenden Verfahren wie zum Beispiel APT-Messungen durchgeführt. Nach dem Vergleich von isotherm und kontinuierlich erzeugtem Bainit konnte im Zuge dieser Arbeit ein granularer Bainit mit <6 Vol.% Ferrit, einer Zugfestigkeit von 1200 MPa und einer Bruchdehnung von bis zu 30% bei einem Restaustenitgehalt von 28 Vol.% erzeugt werden, der großtechnisch realisierbar sein dürfte. Dabei wurde abgeleitet, dass ein durchschnittlicher Kohlenstoffgehalt >1 Gew.% im Austenit erforderlich ist, damit es zu keiner Umwandlung während des Abkühlens auf Raumtemperatur kommt, welches in filmartigem Restaustenit mit 1.5 Gew.% Kohlenstoff resultierte, der deutlich stabiler gegen mechanische Verformung ist als der blockige Restaustenit mit 0.8 Gew.% Kohlenstoff und eine hohe Anlassbeständigkeit bis 450°C für 250 s oder 400°C für 1800 s im Fall des gewählten Legierungssystems zeigt.

Details

Titel in ÜbersetzungStabilität von Restaustenit in einem bainitischen niedrig legierten Stahl und seine Reaktion auf mechanische und thermische Belastung
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
StatusVeröffentlicht - 2022