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Vortrag (20 Min., 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Lufthärtende, Mittelmanganstähle für Schmiedebauteile in der Automobilindustrie

Thursday (19.09.2019)
16:30 - 17:00 Uhr Appendix
Bestandteil von:


Im Bereich des Schmiedens stellen die Vergütungsstähle (beispielsweise 42CrMo4) insbesondere für den Einsatz im Automobilsektor für sicherheitsrelevante Bauteile den derzeitigen Stand der Technik dar. Hierbei zeichnen sich die Vergütungsstähle durch eine gute Eigenschaftskombination aus statischer Festigkeit und Zähigkeit aus. Diese Eigenschaften werden durch eine mehrstufige, kostspielige Wärmebehandlung eingestellt. Eine Alternative zu den Vergütungsstählen können neuentwickelte lufthärtende duktile Schmiedestähle (LHD) mit mittlerem Mangangehalt darstellen, die ihre Eigenschaften direkt durch Abkühlen aus der Schmiedehitze erhalten und somit eine deutlich verkürzte Prozesskette vorliegt. Diese verkürzte Prozesskette führt neben einer Produktionskostenreduktion auch zu einer Reduktion des CO2-Austoßes während der Produktion.

Um die Potentiale der LHD-Stähle zu untersuchen, wurde zunächst ein Basis-Legierungssystem definiert. Im Anschluss wurden mehrere Mikrolegierungskonzepte festgelegt, um die mechanischen Eigenschaften weiter zu optimieren.

Es wurden fünf Laborschmelzen von je 80 kg zunächst erschmolzen und im Anschluss zu Halbzeug geschmiedet. Aus diesen Blöcken wurden Proben zur Charakterisierung der Legierungen entnommen.

Die Mikrostruktur wurde durch LOM (Lichtoptische Mikroskopie) sowie REM (Raster-Elektronen-Mikroskopie), EBSD (electron back scatter diffraction) und EDX (energy dispersive X-ray spectroscopy) untersucht. Die mechanischen Eigenschaften der Legierungen wurden mittels Zugversuchen und Kerbschlagbiegeversuchen charakterisiert. Das zyklische Materialverhalten wurde mittels ISTs (incremental step tests) und Wöhler Versuchen charakterisiert.

Durch die zusätzlichen Anlassbehandlungen konnte gezeigt werden, dass die neuen Legierungen neben ihren bereits guten Eigenschaften im Schmiedezustand durch eine Anlassbehandlung weiter für ihren späteren Einsatz optimiert werden können.

Die Festigkeiten sowie die zyklischen Materialeigenschaften sind bereits im Schmiedezustand auf einem höheren Niveau als die des Vergütungsstahls 42CrMo4. Lediglich die Kerbschlagarbeit benötigt weitere Optimierungen. Durch guten mechanischen sowie zyklischen Eigenschaften, in Kombination mit reduzierten Prozesskosten und CO2-Emissionen haben die LHD-Stähle das Potential, die klassischen Vergütungsstähle sowie die AFP-Stähle in Zukunft zu substituieren.

 

Sprecher/Referent:
Alexander Roald Michael Gramlich
RWTH Aachen University
Weitere Autoren/Referenten:
  • Tobias Schmiedl
    TU Darmstadt
  • Prof. Dr. Ullrich Krupp
    RWTH Aachen University
  • Prof. Dr.-Ing. Tobias Melz
    TU Darmstadt
  • Prof. Dr. Wolfgang Bleck
    RWTH Aachen University