Experimentelle und numerische Ermittlung der Korrelationen zwischen den Prozessgrößen der thermo-mechanischen Werkstoffbehandlung und den mechanischen Eigenschaften bei gradierten Mischgefügen mit bimodaler Korngrößenverteilung

• Antragsteller: Dr.-Ing. Ismail Caylak, seit 3/2024; Professor Dr.-Ing. Mirko Schaper
• Fachliche Zuordnung: Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen ; Mechanik
• Förderung: Förderung seit 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 390307525

Für einen verantwortungsvollen Umgang mit Ressourcen und die Reduzierung des CO2-Ausstosses im Verkehrssektor werden Bauteile gezielt auf den jeweiligen Belastungsfall angepasst. Bei Stählen kann dies durch eine Gradierung des Gefüges und der Korngrößen erreicht werden. Eine thermo-mechanische Prozesskette ermöglicht unterschiedliche Mischgefüge und heterogene Korngrößen, sogenannte bimodale Korngrößenverteilungen, einzustellen. Durch Letztere kann eine Verbesserung hinsichtlich der Duktilität, Dauerfestigkeit und Korrosionseigenschaften erreicht werden.Das übergeordnete Ziel des Forschungsvorhabens liegt in der simulationsgestützten Bestimmung der Zusammenhänge zwischen den Prozessgrößen der thermo-mechanischen Werkstoffbearbeitung und der resultierenden gradierten Mikrostruktur mit bimodaler Korngrößenverteilung. Das geplante Vorhaben beinhaltet die Prozessroute zur Erzielung gradierter Mischgefüge mit bimodaler Korngrößenverteilung am Beispiel des Stahls Robusal900®, welche durch ein vorgelagertes interkritisches Glühen und eine Kaltumformung mit anschließendem Rekristallisationsglühen erreicht wird. Durch eine Erweiterung der in der ersten Förderperiode entwickelten optischen Messmethode soll eine quantitative Bestimmung des Austenitgehalts während des interkritischen Glühens erfolgen. Im Bereich der numerischen Untersuchungen, soll mit der Phasenfeldmethode ein Materialmodell zur Simulation der Gefügeumwandlungen entwickelt werden. Hierfür wird ein Konzept benutzt, welches bereits bei Phasenumwandlungen eingesetzt wurde. Die Vergleichbarkeit zwischen experimentellen und numerischen Ergebnissen soll durch integrale Größen erfolgen. Durch die Simulation sollen belastungsangepasste Kombinationen der Festigkeit und Duktilität anhand der quantitativen Zusammensetzungen der bimodalen Mikrostruktur ermittelt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Rolf Mahnken, bis 2/2024