Analyse des Heißrissverhaltens beim Schweißen neuartiger LTT-Zusatzwerkstoffe

• Antragsteller: Dr.-Ing. Jens Gibmeier; Dr.-Ing. Arne Kromm
• Fachliche Zuordnung: Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 254003098

Die Verwendung von Low Transformation Temperature (LTT) Schweißzusatzwerkstoffen ist eine innovative Möglichkeit, um beim Schweißen hochfester Stähle schweißbedingte Zugeigenspannungen zu reduzieren. In einem vorangegangenen Forschungsvorhaben wurden bereits Untersuchungen zur Schweißeignung, zur Umwandlungskinetik und zur Eigenspannungsausbildung der LTT-Schweißzusatzwerkstoffe durchgeführt. Im Verlauf dieser Arbeiten hat sich herausgestellt, dass einige der untersuchten LTT-Legierungen aufgrund ihres Erstarrungs- bzw. Seigerungsverhaltens eine gegenüber konventionellen Schweißzusatzwerkstoffen erhöhte Heißrisssensibilität aufweisen. Im Rahmen der ersten Förderphase des Forschungsvorhabens wurden tomographische Untersuchungen für eine umfassende Heißrissbewertung unter Berücksichtigung des gesamten Werkstoffvolumens zur Bewertung der Ergebnisse des etablierten MVT-Heißrisstests eingesetzt. Im Zuge der Untersuchungen konnte erfolgreich gezeigt werden, dass im Vergleich zum herkömmlichen MVT-Test, in dem nur die oberflächennahen Risse zur Bewertung herangezogen werden, die 3D-Information zur Ausprägung der Heißrissnetzwerke eine erweiterte Bewertungs¬grundlage darstellt. Die Ergebnisse zeigen klar, dass für eine umfassende Heißrissbewertung der LTT-Legierungen die Berücksichtigung des Werkstoffvolumens, d.h. Angeben zum 3D Heißrissnetzwerk, zwingend notwendig sind. Der Ansatz tomographischer Analyse mittels µCT hat sich als zielführend erwiesen. Allerdings haben sich einige Fragestellungen eröffnet, die die Antragssteller veranlassen, einen zweijährigen Fortsetzungsantrag einzureichen, um das gemeinschaftliche Ziel, die systematische Beschreibung der Heißrissbildung im System LTT unter Nutzung tomographischer Methoden, erreichen zu können. Im Rahmen der Fortsetzung soll untersucht werden, inwieweit sich die bei der notwendigen Probenpräparation nachweislich relaxierenden Eigenspannungen auf das Ergebnis der µCT-Analysen auswirken und wie gut die Reproduzierbarkeit der gewählten Vorgehensweise ist. Die lokale Orientierung der 3D-Heißrissnetzwerke in Abhängigkeit der Schweißparameter soll als erweiterte Auswertegröße der µCT analysiert werden und als Bewertungsinstrument der Heißrissneigung herangezogen werden. Aus werkstoffkundlicher Sicht ist zu klären, warum bei steigender Streckenenergie gegensätzliche Heißrisssensibilitäten der beiden LTT-Legierungssysteme CrNi und CrMn hervorgerufen werden und welche Mechanismen dafür verantwortlich sind. Mit Hilfe von Erstarrungsversuchen in einem Abschreck- und Umformdilatometer werden die relevanten Einflussgrößen Werkstoff und Beanspruchung isoliert von den Schweißprozessspezifika betrachtet. Es sollen kritische Parameter identifiziert werden, um letztlich die sichere Verwertung dieser Legierungen zu ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen