TY - BOOK

T1 - Der Einfluss des Gefüges auf die Biegeeigenschaften von AHSS und UHSS Güten

AU - Suppan, Clemens

N1 - gesperrt bis 12-04-2023

PY - 2018

Y1 - 2018

N2 - Für den erfolgreichen Einsatz von neuen höchstfesten Stählen in Automobilkarosserien muss eine ausreichende Umformbarkeit, einschließlich der Biegbarkeit, sichergestellt werden. Die Grenzen der Umformbarkeit werden dabei durch das Einsetzen von Dehnungslokalisierung oder Rissbildung bestimmt. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich damit, wie diese Prozesse bei Advanced- und Ultra High Strength Steels (AHSS, UHSS) mit Festigkeiten über 1000 MPa von der Mikrostruktur beeinflusst werden. Es wurden Dreipunktbiege- und Gesenkbiegeversuche an Stahlsorten mit verschiedenen Mikrostrukturen (Ferrit-Martensit, Bainit, angelassener Martensit; jeweils auch mit Restaustenit) durchgeführt. Dabei wurde die Entwicklungsstadien der Schädigung genau analysiert, um den Einfluss der verschiedenen Mikrostrukturen auf Dehnungslokalisierung und Rissbildung klären zu können. Ergänzend wurden Zugversuche und Hole Expansion Tests für eine umfassendere Bewertung der Umformbarkeit herangezogen. Die Ergebnisse von Finite Elemente Simulationen des Dreipunkt-Biegeversuchs zeigen, dass die Dehnungsverteilung in großem Ausmaß von der Verfestigung des Materials abhängt. Durch mikroskopische Analyse von gebogenen Biegeproben wird außerdem gezeigt, dass sowohl die Bildung von Dehnungslokalisierungen in Form von Scherbändern als auch die Rissbildung von den Eigenschaften und der Verteilung der vorliegenden Phasen gesteuert werden. So wird beispielsweise das Wachstum von Scherbändern durch die harten Martensitinseln behindert, und gleichzeitig die Rissbildung erleichtert, weil hohe lokale Härteunterschiede die Entstehung von Poren begünstigen. Um eine Verbesserung der Biegeeigenschaften von neuen höchstfesten Stählen zu erreichen, ist eine hohe Verfestigung bei möglichst geringen lokalen Härteunterschieden im Gefüge anzustreben. Unter den untersuchten Stahlsorten war dies für den CP980HD, einen Stahl mit homogener bainitischer Matrix und einer feinen Verteilung von Restaustenit, am besten erfüllt. Bei Rissbildung wurden daher für diese Stahlsorte die kleinsten Biegeradien im Gesenkbiegeversuch und der größte Biegewinkel im Dreipunkt-Biegeversuch erreicht.

AB - Für den erfolgreichen Einsatz von neuen höchstfesten Stählen in Automobilkarosserien muss eine ausreichende Umformbarkeit, einschließlich der Biegbarkeit, sichergestellt werden. Die Grenzen der Umformbarkeit werden dabei durch das Einsetzen von Dehnungslokalisierung oder Rissbildung bestimmt. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich damit, wie diese Prozesse bei Advanced- und Ultra High Strength Steels (AHSS, UHSS) mit Festigkeiten über 1000 MPa von der Mikrostruktur beeinflusst werden. Es wurden Dreipunktbiege- und Gesenkbiegeversuche an Stahlsorten mit verschiedenen Mikrostrukturen (Ferrit-Martensit, Bainit, angelassener Martensit; jeweils auch mit Restaustenit) durchgeführt. Dabei wurde die Entwicklungsstadien der Schädigung genau analysiert, um den Einfluss der verschiedenen Mikrostrukturen auf Dehnungslokalisierung und Rissbildung klären zu können. Ergänzend wurden Zugversuche und Hole Expansion Tests für eine umfassendere Bewertung der Umformbarkeit herangezogen. Die Ergebnisse von Finite Elemente Simulationen des Dreipunkt-Biegeversuchs zeigen, dass die Dehnungsverteilung in großem Ausmaß von der Verfestigung des Materials abhängt. Durch mikroskopische Analyse von gebogenen Biegeproben wird außerdem gezeigt, dass sowohl die Bildung von Dehnungslokalisierungen in Form von Scherbändern als auch die Rissbildung von den Eigenschaften und der Verteilung der vorliegenden Phasen gesteuert werden. So wird beispielsweise das Wachstum von Scherbändern durch die harten Martensitinseln behindert, und gleichzeitig die Rissbildung erleichtert, weil hohe lokale Härteunterschiede die Entstehung von Poren begünstigen. Um eine Verbesserung der Biegeeigenschaften von neuen höchstfesten Stählen zu erreichen, ist eine hohe Verfestigung bei möglichst geringen lokalen Härteunterschieden im Gefüge anzustreben. Unter den untersuchten Stahlsorten war dies für den CP980HD, einen Stahl mit homogener bainitischer Matrix und einer feinen Verteilung von Restaustenit, am besten erfüllt. Bei Rissbildung wurden daher für diese Stahlsorte die kleinsten Biegeradien im Gesenkbiegeversuch und der größte Biegewinkel im Dreipunkt-Biegeversuch erreicht.

KW - AHSS

KW - DP

KW - CP

KW - dual phase steel

KW - complex phase steel

KW - microstructure

KW - bending

KW - shear band formation

KW - crack initiation

KW - AHSS

KW - HD

KW - DP

KW - CP

KW - Dualphasenstahl

KW - Complexphasenstahl

KW - Mikrostruktur

KW - Biegen

KW - Scherband

KW - Rissbildung

M3 - Dissertation

ER -