T-TRIP: Untersuchung der Umwandlungsplastizität bei Ausscheidungsbildung bei Vergütungsstählen und martensitaushärtenden Stählen
Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
Thermodynamik und Kinetik sowie Eigenschaften der Phasen und Gefüge von Werkstoffen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Randschichthärteverfahren in der Wärmebehandlung von Stählen schaffen durch gezielte martensitische Umwandlung eine harte Oberflächenschicht mit einem zähen Kern sowie Druckeigenspannungen zur Verbesserung der Ermüdungseigenschaften. Die martensitische Randschicht kann durch Prozesse wie Schleifen oder Wiedererwärmen, z. B. beim Laserlinienhärten, absichtlich oder unbeabsichtigt angelassen werden. In Prozessen der additiven Fertigung entsteht ein analoger Effekt durch zyklisches Wiedererwärmen in der Wärmeeinflusszone und die thermischen Gradienten in den Bauteilen. Generell tritt hierbei dann die Ausscheidungsbildung unter Spannungseinfluss auf. Die somit auftretende Umwandlungsplastizität (UP), welche die plastische Verformung aufgrund einer Phasenumwandlung unter Spannungen unterhalb der Streckgrenze des Werkstoffs beschreibt, spielt eine entscheidende Rolle bei der Eigenspannungsentwicklung. Das Projekt zielte darauf ab, diese Mechanismen während der Ausscheidungsbildung zu untersuchen, um Forschungslücken zu schließen. Zwei Stahlgruppen wurden analysiert: drei Vergütungsstähle und ein Wälzlagerstahl, bei denen UP während des Anlassens zu einer erhöhten Duktilität führte, und drei Maraging-Stähle, die hinsichtlich UP in der additiven Fertigung und gezielter Ausscheidungsverfestigung beim Auslagern charakterisiert wurden. Variiert wurden Anlasstemperatur, Aufheizrate, Spannungsniveau, Spannungsrichtung und die chemische Zusammensetzung der Stähle, um den Einfluss dieser Parameter auf die UP zu verstehen. Mikroskopische Analysen (REM, TEM) und Härtemessungen lieferten detaillierte Informationen zu Art, Größe und Anteil der Ausscheidungen. Dabei wurde festgestellt, dass die UP-Konstante stark vom Ausscheidungsflächenanteil abhängt, während der Kohlenstoffgehalt allein keine ausreichende Vorhersage der UP erlaubte. Vielmehr müssen mehrere Faktoren gemeinsam betrachtet werden, wobei der Flächenanteil der Ausscheidungen entscheidend war. Die entwickelten Modelle und die Erkenntnisse ermöglichen verbesserte Simulationen von Wärmebehandlungsprozessen. Dies führt zu einer präziseren Vorhersage des Materialverhaltens und zu einer besseren Steuerung der Materialeigenschaften. Die Ergebnisse bieten somit Potenzial für eine gezielte Anpassung von Verfahren zur Verbesserung der Bauteileigenschaften.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Characterization of a novel maraging steel for laser-based powder bed fusion: optimization of process parameters and post heat treatments. Journal of Materials Research and Technology, 18, 931-942.
Nouri, Niki; Li, Qing; Damon, James; Mühl, Fabian; Graf, Gregor; Dietrich, Stefan & Schulze, Volker
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Characterization of phase transformation and strengthening mechanisms in a novel maraging steel produced using laser-based powder bed fusion. Materials Characterization, 207, 113522.
Nouri, Niki; Li, Qing; Schneider, Reinhard; Damon, James; Schüßler, Philipp; Laube, Stephan; Müller, Erich; Graf, Gregor; Schulze, Volker & Dietrich, Stefan
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Transformation Induced Plasticity (Trip) Due to Precipitation During Continuous Tempering of Quenched and Tempered Steels. Elsevier BV.
Nouri, Niki; Hillenmeyer, Elena; Thavarajan, Thanusan; Dietrich, Stefan & Schulze, Volker
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Transformation Induced Plasticity during Precipitation Strengthening of Maraging Steels. Heat Treating Conference, 84901, 50-56. ASM International.
Nouri, Niki; Dietrich, Stefan & Schulze, Volker
