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

Randschichtzustand und Ermüdungsverhalten von TWIP/TRIP-Stählen nach dem Festwalzen auf unterschiedlichen Temperaturniveaus

Donnerstag (19.09.2019)
16:30 - 17:00 Uhr Palaiszimmer

Festwalzen ist ein in Industrie und Forschung sehr etabliertes Verfahren zur mechanischen Oberflächenbehandlung. Der vergleichsweise einfache Prozess beeinflusst Randschichteigenschaften wie bspw. Härte, Oberflächenrauheit und Eigenspannungszustand positiv, was in der Regel zu höheren Bauteillebensdauern führt. Durch eine Kombination von Festwalzen mit einem zusätzlichen Temperatureinfluss können die Werkstoffrandschichten dabei gezielt eingestellt werden unter Einbeziehung temperaturinduzierter Effekte.


Bei dem hochmanganhaltigen TWIP/TRIP-Stahl X40MnCrAl19-2 führt eine plastische Deformation in Verbindung mit dem Einfluss unterschiedlicher Temperaturen zu Mechanismen wie Zwillingsbildung oder Phasenumwandlungen. Aus diesem Grund wurden zylindrische Proben mit einem einrolligen Festwalzwerkzeug mit verschiedenen Festwalzkräften auf Temperaturniveaus zwischen -190 bis 200°C festgewalzt. Die dadurch resultierenden Randschichteigenschaften wurden mittels röntgenographischen Eigenspannungsmessungen, Härtemessungen und elektronenmikroskopischen Verfahren charakterisiert. Im Anschluss erfolgten Schwingfestigkeitsuntersuchungen um die Auswirkungen der Prozessrandbedingungen auf die Lebensdauer aufzuzeigen.


EBSD-Messungen zeigen eine ausgeprägte Zwillings- sowie Gleitbandbildung nach dem Festwalzen bis 200°C, beim Tieftemperaturfestwalzen kann eine Phasenumwandlung der austenitischen Mikrostruktur zu verformungsinduziertem ε-Martensit nachgewiesen werden. Eigenspannungen und Härte steigen mit erhöhter Festwalzkraft und –temperatur, was sich im Vergleich mit dem Ausgangszustand positiv auf die Lebensdauer im HCF-Bereich auswirkt. Zwischen den Zuständen nach dem Festwalzen bei Raumtemperatur und 200°C zeigen sich kaum Unterschiede in der Lebensdauer, weshalb Festwalztemperaturen von 550°C angestrebt werden, da diese sich schon in der Vergangenheit bei austenitischen Werkstoffen als vorteilhaft erwiesen haben. Tieftemperaturfestwalzen wirkt sich bei höheren Belastungen negativ auf die Lebensdauer aus, vermutlich aufgrund von inneren Reibungseffekten und früher Rissbildung im Bereich von Phasengrenzen.


 

Sprecher/Referent:
Torben Oevermann
Universität Kassel
Weitere Autoren/Referenten:
  • Thomas Wegener
    Universität Kassel
  • Prof. Dr. Thomas Niendorf
    Universität Kassel