Experimentelle und numerische Ermittlung der Korrelationen zwischen den Prozessgr??en der thermo-mechanischen Werkstoffbehandlung und den mechanischen Eigenschaften bei gradierten Mischgefügen mit bimodaler Korngr??enverteilung

Das Ziel des Projektes liegt in der simulationsgestützten Bestimmung der Zusammenh?nge zwischen den Prozessgr??en der thermo-mechanischen Werkstoffbearbeitung und der resultierenden gradierten Mikrostruktur mit bimodaler Korngr??enverteilung.

Für die Reduzierung des CO2-Ausstosses im Verkehrssektor wird vermehrt der Ansatz belastungsangepasster Bauteile verfolgt, um das gesamte Fahrzeuggewicht zu senken. Durch die Realisierung einer gradierten thermo-mechanischen Werkstoffbearbeitung k?nnen Bauteile mit unterschiedlichen Anteilen von Mischgefügen und Korngr??en hergestellt werden, welche gezielt an einen m?glichen Last- oder Crashfall angepasst sind. Die simulationsgestützte Prozessauslegung einer solchen mehrstufigen thermo-mechanischen Behandlung erm?glicht eine Reduzierung des experimentellen Aufwands und die gezielte Einstellung der Eigenschaften.

W?hrend thermo-mechanischer Behandlung treten eine Vielzahl von mikromechanischen Ph?nomenen auf, die sich stark auf die makroskopischen Eigenschaften von St?hlen auswirken. Der Prozess zur Erzeugung bimodaler Mikrostrukturen ist in drei Teilprozesse unterteilt. Die Teilprozesse sind interkritisches Glühen (I), Kaltverfestigung (II) und Rekristallisationsglühen (III). Die Verfahrenstemperatur und die aufgetragene Verformung sind schematisch dargestellt.

Die Entwicklung der Phasenanteile wird durch die Prozessvariablen beschrieben und ist in Abbildung 1 auf der Mesoskala dargestellt. W?hrend des interkritischen Glühens (I) wandelt sich das rein ferritische Gefüge teilweise in Austenit um und bildet ein gemischtes ferritisch/austenitisches Gefüge. Durch anschlie?endes Abschrecken wird der austenitische Anteil des Mischgefüges in Martensit umgewandelt. W?hrend der Kaltumformung entstehen Versetzungen, hervorgerufen durch die plastische Verformung. Dies führt schlie?lich zur Erh?hung der Versetzungsdichte und der gespeicherten Energie. W?hrend des Rekristallisationsglühens nach der Kaltumformung tritt statische Rekristallisation und Ausscheidung von Karbiden auf, wodurch die Keimbildung und das durch die feindispersen Karbide eingeschr?nkte Kornwachstum eine Entspannung des martensitischen Gefügeanteils und Entstehung von feinen ferritischen K?rnern erm?glicht wird. Die Kombination aus gro?en K?rnern und neu gebildeten kleinen K?rnern stellt ein bimodales ferritisches Gefüge dar. Dadurch k?nnen gewünschte Eigenschaften, wie z.B. eine hohe Dauerfestigkeit oder bessere Korrosionsbest?ndigkeit eingestellt werden. Im Rahmen des Projektes werden gradierte Mischgefüge erzeugt, um simulationsgestützt Bauteile mit gezielt eingestellter Mikrostruktur herzustellen, welche eine gezielte Variation der bimodalen Korngr??enverteilung besitzen.

Das Hauptziel im Bereich der Werkstoffkunde ist die experimentelle Ermittlung der Gesetzm??igkeiten der Bildung von Mischgefügen mit bimodaler Korngr??enverteilung und Entwicklung eines Modells für die Beschreibung der Prozess-Mikrostruktur-Eigenschaftskorrelationen.

Das Hauptziel im Bereich Technische Mechanik ist die Simulation der Prozesskette mit Hilfe von Mikromodellen.