TY - THES

T1 - Interkritisches Glühen eines PH 13-8 Mo Maraging-Stahles

AU - Teusl, Sebastian

N1 - gesperrt bis 15-02-2028

PY - 2023

Y1 - 2023

N2 - Maraging-Stähle zeichnen sich durch eine hohe Festigkeit bei gleichzeitig akzeptabler Zähigkeit aus. Aufgrund dieser Eigenschaftskombination werden diese Stähle für hoch beanspruchte Teile in der Luftfahrt, der chemischen Industrie und im Werkzeugbau eingesetzt. Durch den Einsatz von Wärmebehandlungen können die Mikro- und Nanostruktur und somit die mechanischen Eigenschaften von Werkstoffen gezielt verändert werden. Ziel dieser Masterarbeit war es den Einfluss von verschiedenen Wärmebehandlungen, insbesondere des interkritischen Glühens, auf die Mikro- und Nanostruktur sowie die mechanischen Eigenschaften eines PH 13-8 Mo Maraging-Stahls zu untersuchen und zu vergleichen. Zur Charakterisierung der Mikro- und Nanostruktur wurden Rasterelektronenmikroskopie, Röntgendiffraktometrie, Elektronenrückstreubeugung, Transmissionselektronenmikroskopie, energiedispersive Röntgenspektroskopie und Atomsondentomographie eingesetzt. Die Ermittlung der mechanischen Eigenschaften erfolgte durch Härteprüfung, Zug- und Kerbschlagbiegeversuche sowie J-Integral Versuche. Abschließend wurden die geprüften Proben fraktografisch untersucht. Im Rahmen dieser Masterarbeit konnte festgestellt werden, dass sich durch den Einsatz von interkritischem Glühen als zusätzliche Glühstufe nach dem Lösungsglühen und vor der Auslagerung, die gebildete Menge an rückumgewandelten Austenit bei vergleichsweise niedrigen Auslagerungstemperaturen deutlich erhöht. Verantwortlich ist die durch interkritisches Glühen hervorgerufene Ni-Anreicherung im Martensit. Der gebildete rückumgewandelte Austenit ist im Vergleich zu dem bei höheren Auslagerungstemperaturen und ohne interkritischem Glühen gebildeten Austenit thermisch stabiler gegen die Umwandlung in Martensit. Dies hängt mit der schwächer angelassenen und damit härteren martensitischen Matrix zusammen, welche eine energetische Barriere für die Martensitumwandlung des rückumgewandelten Austenits darstellt. Atomsondentomographie hat ergeben, dass die NiAl-Ausscheidungen durch das interkritische Glühen selbst kaum beeinflusst werden. Die Festigkeit stieg im Vergleich zu einem überalterten Zustand auf ein erhöhtes Niveau, war aber im Vergleich zu einer Standardwärmebehandlung geringer. Gegenteilig verhielten sich die Duktilitätskennwerte. Die Kerbschlagarbeit wurde durch das interkritische Glühen kaum verbessert, wohingegen ein deutlicher Anstieg der Bruchzähigkeit gemessen wurde. Eine Kornfeinung durch interkritisches Glühen wurde nicht nachgewiesen, was vermutlich auf das Vorliegen des sogenannten Austenit Memory Effekts zurückzuführen ist.

AB - Maraging-Stähle zeichnen sich durch eine hohe Festigkeit bei gleichzeitig akzeptabler Zähigkeit aus. Aufgrund dieser Eigenschaftskombination werden diese Stähle für hoch beanspruchte Teile in der Luftfahrt, der chemischen Industrie und im Werkzeugbau eingesetzt. Durch den Einsatz von Wärmebehandlungen können die Mikro- und Nanostruktur und somit die mechanischen Eigenschaften von Werkstoffen gezielt verändert werden. Ziel dieser Masterarbeit war es den Einfluss von verschiedenen Wärmebehandlungen, insbesondere des interkritischen Glühens, auf die Mikro- und Nanostruktur sowie die mechanischen Eigenschaften eines PH 13-8 Mo Maraging-Stahls zu untersuchen und zu vergleichen. Zur Charakterisierung der Mikro- und Nanostruktur wurden Rasterelektronenmikroskopie, Röntgendiffraktometrie, Elektronenrückstreubeugung, Transmissionselektronenmikroskopie, energiedispersive Röntgenspektroskopie und Atomsondentomographie eingesetzt. Die Ermittlung der mechanischen Eigenschaften erfolgte durch Härteprüfung, Zug- und Kerbschlagbiegeversuche sowie J-Integral Versuche. Abschließend wurden die geprüften Proben fraktografisch untersucht. Im Rahmen dieser Masterarbeit konnte festgestellt werden, dass sich durch den Einsatz von interkritischem Glühen als zusätzliche Glühstufe nach dem Lösungsglühen und vor der Auslagerung, die gebildete Menge an rückumgewandelten Austenit bei vergleichsweise niedrigen Auslagerungstemperaturen deutlich erhöht. Verantwortlich ist die durch interkritisches Glühen hervorgerufene Ni-Anreicherung im Martensit. Der gebildete rückumgewandelte Austenit ist im Vergleich zu dem bei höheren Auslagerungstemperaturen und ohne interkritischem Glühen gebildeten Austenit thermisch stabiler gegen die Umwandlung in Martensit. Dies hängt mit der schwächer angelassenen und damit härteren martensitischen Matrix zusammen, welche eine energetische Barriere für die Martensitumwandlung des rückumgewandelten Austenits darstellt. Atomsondentomographie hat ergeben, dass die NiAl-Ausscheidungen durch das interkritische Glühen selbst kaum beeinflusst werden. Die Festigkeit stieg im Vergleich zu einem überalterten Zustand auf ein erhöhtes Niveau, war aber im Vergleich zu einer Standardwärmebehandlung geringer. Gegenteilig verhielten sich die Duktilitätskennwerte. Die Kerbschlagarbeit wurde durch das interkritische Glühen kaum verbessert, wohingegen ein deutlicher Anstieg der Bruchzähigkeit gemessen wurde. Eine Kornfeinung durch interkritisches Glühen wurde nicht nachgewiesen, was vermutlich auf das Vorliegen des sogenannten Austenit Memory Effekts zurückzuführen ist.

KW - Maraging-Stahl

KW - Wärmebehandlung

KW - Interkritisches Glühen

KW - PH 13-8 Mo Stahl

KW - Mikrostruktur

KW - Mechanische Prüfung

KW - maraging-steel

KW - heat treatment

KW - intercritical annealing

KW - PH 13-8 Mo steel

KW - microstructure

KW - mechanical testing

M3 - Masterarbeit

ER -