Anfangsverformungs- und Alterungsverhalten von Dual-Phasen Stahl

Kaltgewalzter ferritisch-perlitischer Stahl wird für eine Minute bei 800 ◦ C geglüht ( intercritical
annealing“) und danach mit Abkühlraten von 5 bis 100 K/s auf Raumtemperatur
”
abgekühlt ( intermediate quenching“ [78]). Während der Glühung löst sich der Zementit auf
”
und es entsteht ein austenitisch-ferritisches Inklusions-Matrix-Gefüge aus der ursprünglichen
ferritisch-perlitischen Mikrostruktur. Während der Abkühlung bildet sich Martensit in den
Austenit-Körnern, es entstehen also Martensit-Inklusionen, die in eine Ferrit-Matrix eingebettet
sind. Durch die Variation der Kühlrate kann die Menge an Martensit, die sich
während des Abkühlens bildet, beeinflusst werden. Mit den Abkühlraten zwischen 5 und
100 K/s ergeben sich Volumenanteile des Martensits zwischen 6 und 18 % am Ende der
Wärmebehandlung, siehe Tabelle 2.2. Da die Konzentration des Kohlenstoffs im Ausgangs-
Tabelle 2.2: Volumenanteil des Martensits in einer Probe in Abhängigkeit der
Abkühlgeschwindigkeit.
Abkühlrate [K/s] 5 10 25 50 100
Martensitgehalt [vol.-%] 6 10 11 14 18
material bei allen Versuchen die gleiche ist und außerdem immer bei 800 ◦ C geglüht wurde,
ist natürlich die Konzentration des Kohlenstoffs im Martensit abhängig vom Volumenanteil
Martensit im Gefüge, wodurch die Festigkeit des Martensits beeinflusst wird. Allerdings ist
dies für die hier durchgeführten Untersuchungen über das Anfangsverformungsverhalten des
Dual-Phasen Stahles unerheblich, da am Beginn der plastischen Verformung der Martensit
nicht plastifiziert. Er hat in jedem Fall eine wesentlich höhere Streckgrenze, als der ihn
umgebende Ferrit.
Für die Versuche wurden alle Bleche nochmal im Labor interkritisch geglüht, um einen definierten
Ausgangszustand zu erhalten. Die Proben für die Alterungsversuche wurden mit
einer einheitlichen Abkühlrate von 25K/s hergestellt, damit ergab sich ein Volumenanteil
Martensit von etwa 11 %. Anschließend wurden sie unterschiedlichen Alterungsbedingungen
ausgesetzt: entweder Kochen (170 ◦ C, 20 min.), oder einer definierten Raumtemperaturalterung.
Dabei ist das Alter die Zeit bei Raumtemperaturlagerung ab Ende des Glühzyklus.
Die Zugproben für die Alterungsuntersuchung wurden direkt nach der Glühung bei Raumtemperatur
gebeizt. Zwischen den Bearbeitungsschritten wurden sie in flüssigem Stickstoff
gelagert, um die Kohlenstoffdiffusion zu unterbinden. Jede dieser Proben wurde mindestens
einmal in Stickstoff eingelagert, um etwaige Einflüsse aus der Abkühlung in Stickstoff auf
die mechanischen Eigenschaften auszugleichen.
Um den möglichen Einfluss von Zwangsdehnungen zu klären, wurden die Laborglühungen
mit zwei unterschiedlichen Glüheinrichtungen durchgeführt. Ein Apparat ( calsim“ [74]) erlaubt
die Einstellung eines definierten Bandzuges, wobei auch ein sehr geringer Bandzug (in
”
der Probe etwa 10N/mm 2 ) einstellbar ist. Der andere ( glühsim“) arbeitet mit zwei feststehenden
Einspannvorrichtungen, wodurch es während des Abkühlvorganges zu thermischen
”
Zwangsdehnungen in der Probe kommt.
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