TY - BOOK

T1 - Ursachen und Auswirkungen von Delaminationsrissen in thermomechanisch gewalzten Stählen

AU - Sonnleitner, Markus Paul

N1 - nicht gesperrt

PY - 2011

Y1 - 2011

N2 - Thermomechanisch gewalzte Stähle zeichnen sich aufgrund ihres feinkörnigen Gefüges durch eine vorteilhafte Kombination von Festigkeit und Zähigkeit aus, wobei letztere durch den Kerbschlagbiegeversuch nach Charpy beschrieben wird. Abhängig von den Herstellbedingungen kann es bei diesen Stählen unter bestimmten Belastungszuständen zur Rissbildung parallel zur Bandebene kommen (Delaminationsrisse). Ziel der Doktorarbeit war es, die wichtigsten Einflussparameter auf die Zähigkeit von mikrolegierten Stählen zu ermitteln, um daraus Empfehlungen für verbesserte Produktionsverfahren abzuleiten. Im Zuge der Arbeit zur vorliegenden Dissertation wurden an einem mikrolegierten Stahl durch Variation der Walzbedingungen und Wärmebehandlungsparameter verschiedene Werkstoffzustände (Gefüge, Zähigkeit) hergestellt. Diese wurden hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaft, der Zähigkeit und ihres Gefüges eingehend charakterisiert. Für die quantitative Gefügebeschreibung wurde unter anderem Electron Backscatter Diffraction (EBSD) angewandt. Für die Beschreibung der Anzahl und Längen der Delaminationsrisse wurde ein neuer, geeigneter Parameter, der Bruchaufreißungsparameter Lambda, vorgeschlagen. Es zeigt sich, dass die Kerbschlagarbeit bei duktilem Materialverhalten in Gegenwart von Delaminationsrissen um bis zu 60% gegenüber der Hochlage reduziert werden kann. Die gewonnenen Daten wurden für die Entwicklung eines Modells herangezogen, das die Abhängigkeit der Kerbschlagarbeit von der Prüftemperatur und wenigen werkstoffspezifischen Parametern beschreibt. Fraktografische Untersuchungen belegen, dass die Delaminationsrisse überwiegend den ehemaligen Austenitkorngrenzen folgen, die infolge des thermomechanischen Walzens vorzugsweise parallel zur Blechebene orientiert sind. EBSD-Messungen an Sekundärrissen bestätigten diesen Befund. Bei Messungen an in-situ gebrochenen Proben im Auger Elektronen Spektroskop (AES) wurden Elementanreicherungen an der Bruchoberfläche nachgewiesen. Diese Beobachtungen unterstützen, zusammen mit Untersuchungen des Stahles nach einer Anlassglühung, die mehrfach in der Literatur genannte Hypothese, die Ursache der Delaminationen wäre reversible Anlassversprödung. Überraschenderweise zeigen die Experimente, dass Delaminationsrisse das Auftreten von transkristallinem Sprödbruch begünstigen und die spröd-duktil-Übergangstemperatur erhöhen. Der beobachtete starke Abfall der Kerbschlagarbeit in Gegenwart von Delaminationsrissen bei duktilem Materialverhalten (von dem auch die Literatur berichtet) wird dadurch erklärt, dass die Delaminationsrisse das plastisch verformte Volumen der Charpy-Probe im Vergleich zu einer Probe ohne Aufspaltungen reduzieren.

AB - Thermomechanisch gewalzte Stähle zeichnen sich aufgrund ihres feinkörnigen Gefüges durch eine vorteilhafte Kombination von Festigkeit und Zähigkeit aus, wobei letztere durch den Kerbschlagbiegeversuch nach Charpy beschrieben wird. Abhängig von den Herstellbedingungen kann es bei diesen Stählen unter bestimmten Belastungszuständen zur Rissbildung parallel zur Bandebene kommen (Delaminationsrisse). Ziel der Doktorarbeit war es, die wichtigsten Einflussparameter auf die Zähigkeit von mikrolegierten Stählen zu ermitteln, um daraus Empfehlungen für verbesserte Produktionsverfahren abzuleiten. Im Zuge der Arbeit zur vorliegenden Dissertation wurden an einem mikrolegierten Stahl durch Variation der Walzbedingungen und Wärmebehandlungsparameter verschiedene Werkstoffzustände (Gefüge, Zähigkeit) hergestellt. Diese wurden hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaft, der Zähigkeit und ihres Gefüges eingehend charakterisiert. Für die quantitative Gefügebeschreibung wurde unter anderem Electron Backscatter Diffraction (EBSD) angewandt. Für die Beschreibung der Anzahl und Längen der Delaminationsrisse wurde ein neuer, geeigneter Parameter, der Bruchaufreißungsparameter Lambda, vorgeschlagen. Es zeigt sich, dass die Kerbschlagarbeit bei duktilem Materialverhalten in Gegenwart von Delaminationsrissen um bis zu 60% gegenüber der Hochlage reduziert werden kann. Die gewonnenen Daten wurden für die Entwicklung eines Modells herangezogen, das die Abhängigkeit der Kerbschlagarbeit von der Prüftemperatur und wenigen werkstoffspezifischen Parametern beschreibt. Fraktografische Untersuchungen belegen, dass die Delaminationsrisse überwiegend den ehemaligen Austenitkorngrenzen folgen, die infolge des thermomechanischen Walzens vorzugsweise parallel zur Blechebene orientiert sind. EBSD-Messungen an Sekundärrissen bestätigten diesen Befund. Bei Messungen an in-situ gebrochenen Proben im Auger Elektronen Spektroskop (AES) wurden Elementanreicherungen an der Bruchoberfläche nachgewiesen. Diese Beobachtungen unterstützen, zusammen mit Untersuchungen des Stahles nach einer Anlassglühung, die mehrfach in der Literatur genannte Hypothese, die Ursache der Delaminationen wäre reversible Anlassversprödung. Überraschenderweise zeigen die Experimente, dass Delaminationsrisse das Auftreten von transkristallinem Sprödbruch begünstigen und die spröd-duktil-Übergangstemperatur erhöhen. Der beobachtete starke Abfall der Kerbschlagarbeit in Gegenwart von Delaminationsrissen bei duktilem Materialverhalten (von dem auch die Literatur berichtet) wird dadurch erklärt, dass die Delaminationsrisse das plastisch verformte Volumen der Charpy-Probe im Vergleich zu einer Probe ohne Aufspaltungen reduzieren.

KW - thermomechanically rolled steel

KW - Charpy impact test

KW - delamination cracks

KW - fractography

KW - electron backscatter diffraction EBSD

KW - Auger electron spectroscopy AES

KW - thermomechanisch gewalzter Stahl

KW - Kerbschlagbiegeversuch

KW - Delaminationsrisse

KW - Fraktografie

KW - Electron Backscatter Diffraction EBSD

KW - Augerelektronenspektroskopie AES

M3 - Dissertation

ER -