TY - THES

T1 - Mikrostrukturelle und hochauflösende Charakterisierung thermomechanisch gewalzter Bleche

AU - Kostwein, Nikolaus

N1 - gesperrt bis 29-08-2027

PY - 2022

Y1 - 2022

N2 - Mikrolegierungselemente wie Nb und Ti spielen eine wichtige Rolle in der Herstellung von hochfesten, niedriglegierten Stählen, da sie durch die Bildung von Ausscheidungen einen maßgeblichen Einfluss auf die Gefügeentwicklung und die daraus resultierenden mechanischen Eigenschaften haben. Aus diesem Grund wurde im Rahmen dieser Masterarbeit das Ausscheidungsverhalten von Nb während unterschiedlicher thermomechanischer Prozessschritte eines Nb-Ti- mikrolegierten Stahls mithilfe der Atomsondentomographie (APT) untersucht. Das Löslichkeitsverhalten von Nb wurde anschließend mit dem aus einem thermodynamischen Löslichkeitsprodukt abgeleiteten Verhalten verglichen. Des Weiteren wurde durch diverse Ätzmethoden und lichtmikroskopische Aufnahmen das Gefüge des Stahls charakterisiert. Die Ergebnisse der metallographischen Charakterisierung der mit Nital und LePera geätzten Schliffe der mit Wasser abgeschreckten Proben ergaben oberflächennahe eine größtenteils bainitische Mikrostruktur. Im Bereich der halben Probendicke kam es außerdem zum Auftreten größerer Anteile an Ferrit sowie von Martensit-Austenit Phasenbereichen. Des Weiteren war eine verlässliche Charakterisierung der ehemaligen Austenitkorngrenzen mithilfe des verwendeten Pikrinsäureätzmittels nicht möglich, da die Korngrenzen nur unvollständig angeätzt wurden. Die APT-Messungen ergaben, dass mit einer steigenden Austenitisierungstemperatur mehr Nb in Lösung gebracht werden konnte. Bei der höchsten Austenitisierungstemperatur konnten lediglich noch Ti- und N- reiche (Nb,Ti)(C,N)-Ausscheidungen im Gefüge festgestellt werden. Nach dem anschließenden Walzen der Probe bei über 1000°C konnte keine signifikante Änderung des gelösten Nb-Gehalts im Vergleich zu der lediglich austenitisierten Probe festgestellt werden. Erst eine erneute, dem Walzen nachfolgende Austenitisierung führte zu einem Abfall des gelösten Nb-Gehalts. In diesem Zustand konnten ebenfalls feine NbC-Ausscheidungen gefunden werden. Die nach der Austenitisierung gemessenen gelösten Nb-Gehalte zeigten lediglich geringe Abweichungen von den durch das Löslichkeitsprodukt vorgegebenen Werten, welche vor allem auf die Wechselwirkung von Nb und Ti zurückzuführen sind.

AB - Mikrolegierungselemente wie Nb und Ti spielen eine wichtige Rolle in der Herstellung von hochfesten, niedriglegierten Stählen, da sie durch die Bildung von Ausscheidungen einen maßgeblichen Einfluss auf die Gefügeentwicklung und die daraus resultierenden mechanischen Eigenschaften haben. Aus diesem Grund wurde im Rahmen dieser Masterarbeit das Ausscheidungsverhalten von Nb während unterschiedlicher thermomechanischer Prozessschritte eines Nb-Ti- mikrolegierten Stahls mithilfe der Atomsondentomographie (APT) untersucht. Das Löslichkeitsverhalten von Nb wurde anschließend mit dem aus einem thermodynamischen Löslichkeitsprodukt abgeleiteten Verhalten verglichen. Des Weiteren wurde durch diverse Ätzmethoden und lichtmikroskopische Aufnahmen das Gefüge des Stahls charakterisiert. Die Ergebnisse der metallographischen Charakterisierung der mit Nital und LePera geätzten Schliffe der mit Wasser abgeschreckten Proben ergaben oberflächennahe eine größtenteils bainitische Mikrostruktur. Im Bereich der halben Probendicke kam es außerdem zum Auftreten größerer Anteile an Ferrit sowie von Martensit-Austenit Phasenbereichen. Des Weiteren war eine verlässliche Charakterisierung der ehemaligen Austenitkorngrenzen mithilfe des verwendeten Pikrinsäureätzmittels nicht möglich, da die Korngrenzen nur unvollständig angeätzt wurden. Die APT-Messungen ergaben, dass mit einer steigenden Austenitisierungstemperatur mehr Nb in Lösung gebracht werden konnte. Bei der höchsten Austenitisierungstemperatur konnten lediglich noch Ti- und N- reiche (Nb,Ti)(C,N)-Ausscheidungen im Gefüge festgestellt werden. Nach dem anschließenden Walzen der Probe bei über 1000°C konnte keine signifikante Änderung des gelösten Nb-Gehalts im Vergleich zu der lediglich austenitisierten Probe festgestellt werden. Erst eine erneute, dem Walzen nachfolgende Austenitisierung führte zu einem Abfall des gelösten Nb-Gehalts. In diesem Zustand konnten ebenfalls feine NbC-Ausscheidungen gefunden werden. Die nach der Austenitisierung gemessenen gelösten Nb-Gehalte zeigten lediglich geringe Abweichungen von den durch das Löslichkeitsprodukt vorgegebenen Werten, welche vor allem auf die Wechselwirkung von Nb und Ti zurückzuführen sind.

KW - HSLA-Stahl

KW - Nb-Ti-Mikrolegierung

KW - Atomsondentomographie

KW - Löslichkeitsprodukt

KW - Metallographie

KW - HSLA-steel

KW - Nb-Ti microalloyed steel

KW - precipitation

KW - atom probe tomography

KW - solubility product

KW - metallography

M3 - Masterarbeit

ER -