Einfluss der Wärmebehandlung auf unlegierten Qualitätsstahl zur Bildung von Nanostrukturen mit definierten mechanischen Eigenschaften am Beispiel des Drahtziehens
Final Report Abstract
Gegenstand der Untersuchung war der Einfluss von Wärmebehandlungsparametern einer an das Patentieren angelehnten Wärmebehandlung auf die Mikrostrukturentwicklung beim Drahtziehen von eutektoidem Stahl. Querschnittsabnahmen von mehr als 98 % wurden erreicht. Der Einfluss dieser starken plastischen Verformung auf die Struktur des Perlits wurde mittels elektronenoptischer Verfahren detailliert untersucht und die Zusammenhänge zwischen der entstehenden Mikrostruktur und den makroskopischen Eigenschaften wie der Zugfestigkeit und des Verformungsvermögens analysiert. Im Rahmen der umfangreichen TEM-Untersuchungen der Lamellenstruktur konnte anhand von Proben aus dem Ziehhol das in der Literatur kontrovers diskutierte Verzweigen von Lamellen (Branching) gezeigt und wichtige Erkenntnisse zu den Mechanismen gewonnen werden. Die Untersuchungen legen dar, wie sich von einer Lamelle eine feinere Zementitlamelle abspaltet. Im Rahmen der TEM-Analysen konnte beobachtet werden, dass feine Sonderkarbide in den ferritischen Zwischenräumen in Bereichen erhöhter Versetzungsdichten gebildet werden. Dies stützt die Theorie des Kohlenstofftransports aus dem Zementit entlang von Versetzungen hin zu ferritischen Bereichen. Dieser Mechanismus scheint auch das gezeigte Branching zu ermöglichen. Der Einfluss der Erwärmung des Drahtes auf die stattfindenden mikrostrukturellen Vorgänge wurde in-situ im TEM nachvollzogen. Die Lamellenstruktur bleibt bis etwa 380 °C erhalten. Bei Erhöhung der Temperatur bis auf 640 °C lösen sich die Lamellen teilweise auf und der Zementit koaguliert. Die hohe Versetzungsdichte bleibt erhalten, was im Bereich von Biegelinien sichtbar wird. Andere Lamellen werden breiter und erscheinen unschärfer, was auf eine Abnahme des Kohlenstoffgehalts im Zementit unter Anreicherung des Kohlenstoffgehaltes im angrenzenden Ferrit zurückzuführen ist.
Publications
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Microstructure evaluations in pearlitic steels wires resulting from modification of the interoperation annealing process, Journal of Machine Engineering 14 (2014),1, pp. 53-62
Grygier, Dominika; Rutkowska-Gorczyka, Malgorzata; Jasinski, Robert; Dudzinski, Wlodzim-ierz; Gershtein, Gregory
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Structural evolution of thin lamellar cementite during cold drawing of eutectoid steels, Procedia Engineering 81 (2014), pp. 694-699
Gerstein, Gregory; Nürnberger, Florian; Dudzinski, Wlodzimierz; Grygier, Dominika; Schaper, Mirko; Milenin, Andrzej
