TY - THES

T1 - Thermodynamische Untersuchung der Fe-Ecke des Fe-C-Si-Mn Systems

AU - Romankiewicz, Manuela

N1 - gesperrt bis 01-03-2022

PY - 2017

Y1 - 2017

N2 - Hoch-manganhaltige Stähle gewinnen aufgrund ihrer ausgezeichneten Eigenschaften bezüglich Festigkeit und Crashsicherheit im KFZ-Leichtbau immer mehr an Bedeutung. Die industrielle Massenproduktion diese Stähle erfolgt mittels des Stranggussverfahrens. Für eine entsprechende Auslegung dieses Prozesses und ein fehlerfreies Vergießen sind genaue Daten und das Wissen über das Phasenumwandlungsverhalten im Hochtemperaturbereich von großer Bedeutung. Aktuelle Studien [1] belegen jedoch, dass die in derzeitigen thermodynamischen Datenbanken verwendeten Messwerte für diese Stahlsorten veraltet bzw. nicht ausreichend genau beschrieben sind. In der vorliegenden Arbeit wurden daher einerseits das binäre Fe - Si System bis 12,5 Gew.-% Siliziumanteil, sowie ein Schnitt des ternären Fe - Si - Mn Systems bei 3 Gew.-% Silizium und Mangangehalten von bis zu 30 Gew.-% experimentell untersucht. Ein weiterer Fokus lag auf der Bestimmung der α→γ Umwandlung verschiedener Fe - C - Mn - Si Legierungen. Die untersuchten Legierungen wurden dabei unter Argon-Atmosphäre erschmolzen und die Phasenumwandlungstemperaturen mit Hilfe der Differenz-Thermoanalyse (DTA) oder der dynamischen Differenzkalorimetrie (DSC) bestimmt. Ein Vergleich der in dieser Arbeit neu gewonnenen Daten mit Literaturwerten und aktuell verwendeten thermodynamischen Datenbanken zeigt signifikante Unterschiede. Im Falle des binären Systems Fe - Si betragen die Abweichungen von der Solidustemperatur bis zu +10 °C und die der Liquidustemperatur bis zu +18 °C. Im ternären Fe - 3 % Si - hoch Mn System sind die Abweichungen noch ausgeprägter, denn die tatsächlichen Solidus- und Liquidustemperaturen liegen dabei um bis zu 85 °C bzw. 37 °C höher als bisher angegeben. Zusätzlich ist der Stabilitätsbereich der Ferritphase im Hochtemperaturbereich deutlich größer und der peritektische Bereich liegt bei höheren Mn-Gehalten.

AB - Hoch-manganhaltige Stähle gewinnen aufgrund ihrer ausgezeichneten Eigenschaften bezüglich Festigkeit und Crashsicherheit im KFZ-Leichtbau immer mehr an Bedeutung. Die industrielle Massenproduktion diese Stähle erfolgt mittels des Stranggussverfahrens. Für eine entsprechende Auslegung dieses Prozesses und ein fehlerfreies Vergießen sind genaue Daten und das Wissen über das Phasenumwandlungsverhalten im Hochtemperaturbereich von großer Bedeutung. Aktuelle Studien [1] belegen jedoch, dass die in derzeitigen thermodynamischen Datenbanken verwendeten Messwerte für diese Stahlsorten veraltet bzw. nicht ausreichend genau beschrieben sind. In der vorliegenden Arbeit wurden daher einerseits das binäre Fe - Si System bis 12,5 Gew.-% Siliziumanteil, sowie ein Schnitt des ternären Fe - Si - Mn Systems bei 3 Gew.-% Silizium und Mangangehalten von bis zu 30 Gew.-% experimentell untersucht. Ein weiterer Fokus lag auf der Bestimmung der α→γ Umwandlung verschiedener Fe - C - Mn - Si Legierungen. Die untersuchten Legierungen wurden dabei unter Argon-Atmosphäre erschmolzen und die Phasenumwandlungstemperaturen mit Hilfe der Differenz-Thermoanalyse (DTA) oder der dynamischen Differenzkalorimetrie (DSC) bestimmt. Ein Vergleich der in dieser Arbeit neu gewonnenen Daten mit Literaturwerten und aktuell verwendeten thermodynamischen Datenbanken zeigt signifikante Unterschiede. Im Falle des binären Systems Fe - Si betragen die Abweichungen von der Solidustemperatur bis zu +10 °C und die der Liquidustemperatur bis zu +18 °C. Im ternären Fe - 3 % Si - hoch Mn System sind die Abweichungen noch ausgeprägter, denn die tatsächlichen Solidus- und Liquidustemperaturen liegen dabei um bis zu 85 °C bzw. 37 °C höher als bisher angegeben. Zusätzlich ist der Stabilitätsbereich der Ferritphase im Hochtemperaturbereich deutlich größer und der peritektische Bereich liegt bei höheren Mn-Gehalten.

KW - Peritekitsche Stähle

KW - Stranggießen

KW - Fe-Si-Mn

KW - Phasenumwandlung

KW - Dualphasenstahl

KW - TRIP

KW - TWIP

KW - DTA

KW - Differenz-Thermoanalyse

KW - DSC

KW - dynamische Differenzkalorimetrie

KW - peritectic steels

KW - continuous casting

KW - Fe-Si-Mn

KW - phase transformation

KW - dual phase steel

KW - TRIP

KW - TWIP

KW - DTA

KW - differential thermal analysis

KW - DSC

KW - differential scanning calorimetry

M3 - Masterarbeit

ER -