Heat treatments, microstructures and properties of TRIP steels without hold time during the Bainite transformation

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Martin Franz-Xaver Wagner
• Subject Area: Metallurgical, Thermal and Thermomechanical Treatment of Materials ; Mechanical Properties of Metallic Materials and their Microstructural Origins
• Term: from 2015 to 2018
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 281456923

• Final Report Year: 2019

Final Report Abstract

Das Projekt, das in Kooperation mit Kollegen aus Tschechien durchgeführt wurde, hat sich mit TRIP-Stählen (transformation induced plasticity) befasst. Die Mikrostrukturen dieser hochfesten Stähle bestehen in der Regel aus Ferrit, Bainit und stabilisiertem (Rest-)Austenit und können durch geeignete Legierungskonzepte und spezielle thermo-mechanische Behandlungen erzeugt werden. TRIP-Stähle können Festigkeiten über 1000 MPa bei guter Duktilität erreichen. Allerdings sind dafür Anteile von 10-15% an stabilisiertem Austenit erforderlich und ein in der Praxis großes Problem besteht darin, dass man bei der thermo-mechanischen Behandlung eine Haltezeit bei der Bainit-Temperatur im Bereich von 300 – 450 °C einstellen muss, um Bainit zu bilden und den Austenit zu stabilisieren: die aufwändige Regelung dieses Halte-Intervalls schränkt die Nutzung von TRIP- Stählen massiv ein. Das Ziel dieses Forschungsvorhabens bestand daher darin, neue Processing-Ansätze zu untersuchen, bei denen das Halte-Intervall durch ein kontinuierliches Kühlen ersetzt werden kann. Es wurden unterschiedliche Strategien der Temperaturführung systematisch an drei Versuchsstählen betrachtet und die dabei jeweils gebildeten Mikrostrukturen und die resultierenden mechanischen Eigenschaften wurden umfassend analysiert. Die erarbeiteten experimentellen Ergebnisse zeigen deutlich, dass eine Erstellung von TRIP-Stählen mittels Wärmebehandlungsrouten ohne Haltezeit bei der Bainitbildung möglich und auch unter praxisrelevanten Bedingungen konkret umsetzbar ist. Das Gemeinschaftsprojekt stellt umfangreiche Informationen über die komplexen Zusammenhänge zwischen Processing, Mikrostruktur und mechanischen Eigenschaften der TRIP-Stähle bereit, die eine bainitische Haltezeit überflüssig machen und damit die zukünftige Verbreitung von kostengünstigen TRIP-Stählen maßgeblich unterstützen können.

Publications

• Obtaining a TRIP microstructure by thermomechanical treatment without isothermal holding. Proc. of the 18th WTK, Chemnitz, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 118, 2016, 012024
  B. Mašek, H. Jirková, L. Kučerová, M.F.-X. Wagner
  
• Physical simulation of press hardening of TRIP steel. Proc. of ICOMAT 2017, Chicago, USA, TMS Series, 2018, 135-141
  H. Jirková, K. Opatová, M.F.-X. Wagner, B. Mašek