Experimentelle Studie zur Querrissbildung in mikrolegierten Stählen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Heinz Palkowski
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen ; Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 429521353

Oberflächenquerrisse in mikrolegierten Stählen stellen immer noch ein Problem in der Stahlindustrie dar, angefangen beim Strangguss über den Brammentransport, die Brammenlagerung bis hin zum Warmwalzen. Dies kann zu erheblichen Störungen in den einzelnen Aggregaten führen; Produktausfälle oder gar kostenintensive Reparaturen sind die Folge.Mikrolegierte Stähle mit größeren Anteilen an Ti, Nb oder V sind aufgrund ihrer Karbid- und Nitrid-Ausscheidungen an den Korngrenzen der Matrix besonders rissanfällig. Diese Ausscheidungen können im Temperaturbereich zwischen 600 ° C und 1000 ° C zu einer niedrigen Warmduktilität während der Stahlerzeugung führen und werden als eine wesentliche Ursache für die Rissbildung angesehen, die bei Überlagerung mit mechanischen Beanspruchungen, wie sie z.B. beim Richten des Stranges auftreten, initiiert wird. Ein weiterer Effekt ist in der inneren Brammenbelastung kurz nach der Ferritbildung zu sehen, bei der der geringe Ferritanteil einen wesentlichen Anteil der Deformation beim Richtvorgang aufnehmen muss.Die Wirkung von mikrolegierenden Elementen, vor allem Ti, ist derzeit noch nicht vollständig verstanden und soll dazu untersucht werden, das sowohl die physikalische Simulation mit dem Umformdilatometer 'DIL 805 T' als auch die Simulation mit MatCalc-Berechnungen berücksichtigt. Vier Sorten an Mikrolegierungsstählen sollen untersucht werden, um die Wirkung der Prozessbedingungen wie Abkühlgeschwindigkeiten, Dehnraten und die Austenit-Ferrit-Umwandlung auf die Warmduktilität dieser Stähle während des Richtvorgangs beim Stranggießen zu verstehen. Dilatometerversuche zur Bestimmung der Ferrit-Starttemperatur sind mit MatCalc-Berechnungen zu vergleichen. MatCalc wird auch eine wichtige Rolle spielen in der Berechnung der Primärausscheidungen während der Verfestigung durch eine Scheil-Guliver Simulation und Untersuchung der Ausscheidungskinetik während des Abkühlens nach der Verfestigung.Die metallographische Mikrostrukturanalyse zum Einfluss von Mikrolegierungselementen und Prozessbedingungen auf Art, Lage, Größe und Verteilung der gebildeten Ausscheidungen erfolgt lichtoptisch, mit der Rasterelektronenmikroskopie und der energiedispersen Röntgenspektroskopie. Ein Vergleich mit MatCalc-Ergebnissen dient der Verifikation.Das Hauptziel des Projekts ist es, einen Duktilitätsplan für die betrachteten Stähle zu erstellen und damit einen Arbeitsbereich/Bedingungen zu definieren, unter denen der Prozess dieses Sortentyps sicher und ohne Gefahr der Querrissbildung ablaufen kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen