Werkstofftechnik Maschinenbau

6.5 Eigenschaften und Verwendung von Stählen 305
Die Bruchdehnungen der Dualphasenstähle sind
mit 20 % ... 40 % mit denen der unlegierten Stähle
niedriger Festigkeit vergleichbar, jedoch deutlich
höher im Vergleich zu Feinkornbaustählen mit gleicher
Zugfestigkeit (Bild 1).
Durch Legieren mit Mangan, Molybdän, Chrom
oder Vanadium wird die kritische Abkühlgeschwindigkeit
vermindert und damit eine Gefahr der Gefügeumwandlung
in der Perlitstufe (Entstehung von
Ferrit und Perlit anstelle von Martensit) vermieden.
Die Ferritbildner Silicium und Phosphor beschleunigen
die Diffusion von Kohlenstoff aus dem Ferrit
in den Austenit und begünstigen damit ebenfalls
das Umwandlungsverhalten.
Während der weiche Ferrit für die gute Verformbarkeit
verantwortlich ist, steigert die hohe Härte des
Martensits die Festigkeit des Dualphasenstahls. Die
aufgrund der Martensitumwandlung entstehenden
Eigenspannungen im Ferrit erzeugen dort (bewegliche) Versetzungen, die letztlich für das günstige Verformbarkeitsverhalten
verantwortlich sind d.h. ein plastisches Fließen bereits bei niedrigen Spannungen
(200 ... 500 MPa) erlauben. Andererseits besitzen die Dualphasenstähle ein starkes Verfestigungsver mögen
d.h. einen hohen Verfestigungsexponenten, insbesondere bei niedrigen Umformgraden (< 5 %), sodass
hohe Zugfestigkeiten erreicht werden (400 ... 1000 MPa), Bild 1. Hierdurch ist auch das extrem niedrige
Streckgrenzenverhältnis (R p0,2/R m) der Dualphasenstähle von etwa 0,5, d. h. eine niedrige Dehngrenze bei
relativ hoher Zugfestigkeit, zu erklären.
6.5.14.6 Stähle mit Restaustenit
TRIP-Stähle (TRIP = Transformation Induced Plasticity)
besitzen ein Gefüge aus Ferrit und Bainit mit
definierten Anteilen an metastabilem Restaustenit
(Bild 2). Wird ein TRIP-Stahl umgeformt, dann wandelt
sich der Austenit in harten Verformungsmartensit
um. TRIP-Stähle weisen eine gleichmäßige
Verformbarkeit auf, da örtliche Verfestigungen
durch Bildung von verformungsinduziertem Martensit
abgebaut werden (TRIP-Effekt) und somit die
bislang noch nicht verformten Bereiche weiter verformt
werden können.
TRIP-Stähle haben sehr gute Festigkeitseigenschafen
(R m bis 800 MPa) bei gleichzeitig hervor ragender
plastischer Verformbarkeit (A bis 35 %; Bild 1, Seite
306).
Bild 1: Spannungs-Dehnungs-Verhalten von Dualphasenstählen
Bild 2: Gefüge eines TRIP-Stahles (TRIP 700)
Die Herstellung der TRIP-Stähle erfolgt durch eine thermomechanische Behandlung indem ein metastabiles
austenitisches Gefüge bei niedrigen Temperaturen, jedoch oberhalb der Martensitstarttemperatur für
Verformungsmartensit (M D), umgeformt und anschließend auf Raumtemperatur abgeschreckt wird.
6.5.14.7 Complexphasen-Stähle
Die Complexphasen-Stähle (CP-Stähle) stellen eine Weiterentwicklung der Dualphasenstähle, insbesondere
im Hinblick auf die Festigkeit (Rm = 800 ... 950 MPa) dar. Das Gefüge der Complex-Phasen-Stähle besteht
im wesentlichen aus sehr feinkörnigem Bainit und Martensit, mit geringen Anteilen an kohlenstoffarmem
Ferrit. Zusätzlich finden sich im Gefüge sehr feine Carbid- und Nitridausscheidungen. Die
Gefügebestandteile lassen sich nur noch elektronenmikroskopisch voneinander unterscheiden.