Zusammenhang von Stapelfehlerenergie und mechanisch induzierter Martensitbildung sowie deren Einstellung zur gezielten Nutzung von umwandlungsinduzierter Plastizität (TRIP-Effekt) in ausferritischem Gusseisen mit Kugelgraphit

• Antragstellerin: Professorin Dr.-Ing. Babette Tonn
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen ; Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen ; Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 557288079

Ziel des Forschungsprojekts ist die Untersuchung der mechanisch induzierten Martensitbildung und der Stapelfehlerenergie (SFE) des Austenits in ausferritischem Gusseisen mit Kugelgraphit (ADI). Die Ergebnisse sollen eine gezielte Aktivierung der verformungsinduzierten Martensitbildung in ADI ermöglichen. Auf dieser Grundlage kann der TRIP (TRansformation Induced Plasticity)-Effekt mit seiner Verfestigung, Energieaufnahme und Plastizität in ADI genutzt werden. Durch Variation der chemischen Zusammensetzung und Wärmebehandlung in einem statistischen Versuchsplan werden Austenite unterschiedlicher Stabilität erzeugt, deren Verformungsverhalten in Zugversuchen zwischen -196 °C und 200 °C untersucht wird. SFE und Austenitstabilität beeinflussen temperaturabhängig die thermisch und mechanisch aktivierte Martensitbildung. Spannungs-Dehnungs- und Verfestigungs-Spannungs-Kurven zeigen die Temperatur- und Spannungsabhängigkeit der Martensitbildung. Durch XRD werden der umgewandelte Austenitanteil und die SFE erfasst. EBSD-Untersuchungen von Martensitkristallen in mechanisch belasteten Probenbereichen zeigen den kristallographischen Umwandlungsmechanismus. In Stählen mit TRIP-Effekt (z.B. FeMnSiAl) beeinflusst die SFE entscheidend das mechanische Verhalten und die Martensitbildung. Der Einfluss von Zusammensetzungs- und Herstellungsparametern auf die SFE, das Einsetzen und den Umfang der mechanisch induzierten Martensitbildung sind in ADI unbekannt. Die Erforschung dieser Zusammenhänge ermöglicht erstmals die Einstellung von ADI zur gezielten Nutzung des TRIP-Effekts. Durch die Kombination von mechanischen und kristallographischen Untersuchungen können Bedingungen, Ausmaß, Auswirkungen und mikrostrukturelle Grundlagen der mechanisch induzierten Martensitbildung in ADI beschrieben werden. Durch bessere Ausnutzung der Bauteilquerschnitte, Leichtbaulösungen und Energieaufnahme bei Verformung können ADI mit TRIP neue Anwendungsgebiete erschließen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen