Mechanische Oberflächenbehandlung von hochmanganhaltigen TWIP/TRIP Stählen – Mikrostrukturelle Stabilität and Mechanische Eigenschaften

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Thomas Niendorf
• Fachliche Zuordnung: Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen ; Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 406320672

Hochmanganhaltige Stähle zeigen bedingt durch die Effekte der zwillingsinduzierten sowie verformungs- bzw. martensitinduzierten Plastizität (TWIP/TRIP) einzigartige Eigenschaften und sind daher bereits seit einigen Jahren im Fokus der Forschung. Eine Analyse des Stands der Technik in diesem Umfeld zeigt jedoch auf, dass ein tiefgreifendes Verständnis der mechanischen Eigenschaften mit Fokus auf die elementaren Verformungs- und Schädigungsprozesse unter praxisrelevanten Belastungsbedingungen bisher nicht erarbeitet wurde. Erfahrungen aus dem Bereich konventioneller Legierungen zeigen, dass gerade die Einflüsse von Oberflächenzuständen, Mikrostrukturzuständen in oberflächennahen Bereichen sowie die Eigenschaften unter zyklischer Belastung oftmals die entscheidende Hürde hin zu robusten technischen Applikationen darstellen. Eine alleinige Charakterisierung der monotonen mechanischen Eigenschaften unter Laborbedingungen, d.h. die Charakterisierung von vollständig rekristallisierten, polierten Probenzuständen unter einachsiger Beanspruchung ist unzureichend. In der Literatur werden derartige Fragestellungen für TWIP/TRIP Stähle noch immer nicht umfassend aufgegriffen, der Einfluss von gezielt eingebrachten Eigenspannungen wurde bislang nicht adressiert.Die zentrale Arbeitshypothese des beantragten Projekts ist: Das gleichzeitige Auftreten sowie die hieraus resultierende Interaktion von drei verschiedenen elementaren Verformungsmechanismen, d.h. Versetzungsgleiten, Zwillingbildung und martensitischer Umwandlung, führt zu einer außergewöhnlich ausgeprägten Stabilität von Eigenspannungen in TWIP/TRIP Stählen und somit letztendlich zu exzellenten Ermüdungseigenschaften randschichtbehandelter Probenzustände.Zwei verschiedene Oberflächenbehandlungsverfahren, d.h. Kugelstrahlen und Festwalzen im Temperaturbereich von LN2 bis zu 300 °C, werden eingesetzt. Dabei werden die Entwicklung der Eigenspannungen, der Mikrostruktur sowie ihrer Stabilität und der Ermüdungseigenschaften eines kommerziell verfügbaren TWIP/TRIP Stahls im Fokus stehen. Die eingesetzten mikroskopischen und röntgenographischen Analysemethoden werden die Aufklärung der elementaren mikrostrukturellen Mechanismen in randschichtbehandelten TWIP/TRIP Stählen unter thermischer und mechanischer Belastung erlauben und somit neue Erkenntnisse liefern, die in die Literatur bisher nicht verfügbar sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen