Integratives Werkstoff- und Prozessmodell zur Korrelation der Phasenmorphologie mit dem Fließverhalten von auf kugeligen Zementit geglühten niedriglegierten Kohlenstoffstählen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Projekt konzentrierte sich auf die Weiterentwicklung eines materialspezifischen und sehr verbreiteten Wärmebehandlungsverfahrens von Stählen, mit dem Ziel, seine Energie- und Zeiteffizienz in Bezug auf die Einstellung eines schadenstoleranten eingeformten F+P Gefüges wissenschaftlich basiert steigern zu lassen. Im Einzelnen wurde untersucht, wie die einzelnen Parameter des Einformungsglühens, wie die chemische Zusammensetzung des Stahls, Temperatur, Haltezeit und extern aufgelegte Spannung, die Mikrostruktur des Stahls und dessen mechanische Eigenschaften beeinflussen. Das Projekt umfasste auch eine präzise Phasenfeldmodellierung der perlitischen Umwandlung und Sphäroidisierung für die Legierungen, wobei die resultierenden Mikrostrukturen in Finite-Elemente-Simulationen zur Vorhersage von Rissinitiierung und -ausbreitung einflossen. Eine Kombination aus experimentellen Untersuchungen und Phasenfeldsimulationen lieferte Erkenntnisse über diese Wechselwirkungen die Modelllegierung Fe-1C mit variierten Gehalten an Cr und Mo. Auf dieser Grundlage ist es gelungen, ein numerisches Modell aufzustellen, das die mechanische Performance des Stahls aus mikrostrukturellen Merkmalen heraus wiedergibt, wobei ein besonderes Augenmerk auf den Einformungsgrad und frühzeitige Schädigung aufgrund der Morphologie von Zementitpartikeln und des lokalen Spannungszustands gelegt wurde. Die Untersuchungen erfolgten im Rahmen einer Zusammenarbeit zwischen dem IMF, das für die Werkstoffvorbereitung, die Wärmebehandlung und die mechanischen Tests verantwortlich war, und dem IMWF, das die mikrostrukturelle Charakterisierung und Simulationen mittels Phasenfeld- und Finite-Elemente-Methoden durchführte. Die Daten aus den Experimenten und Simulationen wurden abschließend zur Schulung eines neuronalen Netzes angewendet, um die Erkenntnisse auf einen breiteren Kreis von Stahlwerkstoffen zu übertragen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Analyzing the cementite particle size and distribution... in 2021 International Bhurban Conference on Applied Sciences and Technologies (IBCAST). 2021. IEEE
Umar, Muhammad et al.
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Exploring the Structure–Property Relationship in Spheroidized C45EC Steel Using Full Phase Crystal Plasticity Numerical Simulations. steel research international, 93(1).
Umar, Muhammad; Qayyum, Faisal; Farooq, Muhammad Umer; Guk, Sergey; Kirschner, Markus; Korpala, Grzegorz & Prahl, Ulrich
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Qualitative Investigation of Damage Initiation at Meso-Scale in Spheroidized C45EC Steels by Using Crystal Plasticity-Based Numerical Simulations. Journal of Composites Science, 5(8), 222.
Umar, Muhammad; Qayyum, Faisal; Farooq, Muhammad Umer; Guk, Sergey & Prahl, Ulrich
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Analyze particles using FIJI Image-J.
Qayyum, Faisal
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Fast Particle Analysis with FIJI ImageJ: Measure Lamella Thickness, Length, Circularity, and Spacing
Qayyum, Faisal
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Hybrid Data-Driven Deep Learning Framework for Material Mechanical Properties Prediction with the Focus on Dual-Phase Steel Microstructures. Materials, 16(1), 447.
Cheloee, Darabi Ali Cheloee; Rastgordani, Shima; Khoshbin, Mohammadreza; Guski, Vinzenz & Schmauder, Siegfried
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“International Metallurgic trade fair with congresses”- METEC, June 2023, Düsseldorf, Germany. Presentation title: “Exploring the Influence of chromium and molybdenum on pearlitic microstructure formation in 1% carbon steels”
Kawalla, Rudolf et al.
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Analyzing the Effects of Cr and Mo on the Pearlite Formation in Hypereutectoid Steel Using Experiments and Phase Field Numerical Simulations. Materials, 17(14), 3538.
Qayyum, Faisal; Darabi, Ali Cheloee; Guk, Sergey; Guski, Vinzenz; Schmauder, Siegfried & Prahl, Ulrich
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“Materials Science and Engineering Congress”-MSE, Sept. 2024, Darmstadt, Germany. Presentation title: “Investigating the Interplay of Chemistry, Processing, and Microstructure for High-Performance Spheroidized Steels Under Complex Loading Conditions”
Kawalla, Rudolf et al.
