Anfangsverformungs- und Alterungsverhalten von Dual-Phasen Stahl

500
250
450
400
200
350
[ MPa ]
300
250
200
150
100
50
0
ohne rel. Voland.
15% Martensit
10% Martensit
05% Martensit
homogenFerrit
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8
[ % ]
[ MPa ]
150
100
50
0
15% Martensit
10% Martensit
05% Martensit
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00
[ % ]
(a)
(b)
Bild 3.15: Ergebnisse der Berechnungen ohne Simulation der Phasenumwandlung an Zellen
mit unterschiedlichem Martensit-Anteil: (a) Zugbelastung und (b) Schubbelastung.
3.4.2 Belastung unter Berücksichtigung der thermischen Vorgeschichte
Durch den relativen Volumenzuwachs der Inklusion während der Phasenumwandlung kommt
es auch im 3D-Modell zu plastischen Verformungen in der Matrix beim Abkühlvorgang.
Bild 3.16 (a) zeigt die plastische Vergleichsdehnung ε peeq in einem mittigen Schnitt durch
das Modell nach dem simulierten Abkühlprozess. Bereiche mit hoher plastischer Dehnung
sind dunkel eingefärbt. Die Matrix lässt sich grob in zwei Gruppen einteilen: Bereiche, in
denen der Ferrit stärker verformt und damit verfestigt wurde (F h , harter Ferrit“) und solche
Bereiche, die kaum oder gar keine plastische Verformung erlitten haben und deswegen
”
nicht nennenswert verfestigt wurden (F w , weicher Ferrit“). Dem verwendeten geometrischen
”
Modell liegt eine Mikrostruktur zu Grunde, die sich durch einfaches Verschieben der Einheitszelle
in einem kubischen Gitter ergibt, siehe Bild 3.6. Berücksichtigt man dies, erkennt
man, dass die verfestigten Bereiche der Matrix die harten Inklusionen verbinden. Es bildet
sich wie im zweidimensionalen Fall ein Skelett aus den verfestigten Bereichen der Matrix und
harten Inklusionen. In dieses Skelett eingebettet sind relativ weiche Regionen des Ferrits.
Bild 3.16 (b) zeigt die plastische Vergleichsdehnung entlang einer Kante des Modells von
Bild 3.16 (a) für unterschiedliche Volumenanteile der Martensit-Phase. Die knapp 0,2 % plastische
Vordehnung am Rand der Zelle mit 5 vol.-% Martensit entsprechen einer Verfestigung
um etwa 20 MPa im σ − ε-Diagramm des Ferrits, wodurch ein Anstieg der Streckgrenze im
Zugversuch erklärt werden kann. Das Ausmaß der plastischen Verformung der Ferrit-Matrix
ist stark von dem Volumenanteil der Inklusion abhängig. Auf den Eigenspannungszustand
in der Matrix wird im Rahmen des simulierten Zugversuchs eingegangen.
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