Anfangsverformungs- und Alterungsverhalten von Dual-Phasen Stahl

Tabelle 4.1: Umrechnung vom FE-Maßstab auf die Versetzungsdichte.
scale 175 552 1745
ϱ [cm −2 ] 10 10 10 9 10 8
Anfangskonzentration des gelösten Kohlenstoffs
Zu Beginn der Rechnung muss eine Anfangskonzentration des Kohlenstoffs im Ferrit festgelegt
werden. Bei langsam abgekühlten, einphasigen ferritischen Stählen mit niedrigem
Kohlenstoffgehalt ist es relativ einfach, die Konzentration des gelösten Kohlenstoffes im
Gitter anzugeben: Aus dem chemischen Gleichgewicht lässt sich sofort auf den gelösten
Kohlenstoff schließen, da man davon ausgehen kann, dass bei genügend langsamer Abkühlgeschwindigkeit
überschüssiger Kohlenstoff in Form von Karbid ausgeschieden wird. Nach
einem schnellen Abkühlprozess kann die Kohlenstoffkonzentration im Gitter deutlich über
der Gleichgewichtskonzentration von etwa 1 ppm liegen, da der Kohlenstoff nicht genügend
Zeit zur Karbid-Bildung hat; er ist dann im Gitter zwangsgelöst. Karbide scheiden sich bei
Raumtemperatur in den hier betrachteten Zeiträumen sicher nicht in signifikanten Mengen
aus.
Beim Dual-Phasen Stahl kommt als weitere Unsicherheit hinzu, dass nur abgeschätzt werden
kann, wie sich der Kohlenstoff über die zwei Phasen des Verbundes verteilt. Bei der
Glühung im Zweiphasengebiet bei 800 ◦ C ist die Gleichgewichtslöslichkeit für Kohlenstoff
im Austenit wesentlich höher als im Ferrit. Während der Abkühlung wird bei langsameren
Abkühlgeschwindigkeiten nicht der gesamte Austenit in Ferrit umgewandelt, es liegt
also der Schluss nahe, dass der Kohlenstoff dabei in kleiner werdenden Austenit/Martensit-
Inseln höher konzentriert ist. Es ist aber auch anzunehmen, dass die Bereiche, die während
der Glühung austenitisch waren und später ferritisch sind, einen höheren Anteil an zwangsgelöstem
Kohlenstoff haben als die Bereiche, die während der Glühung ferritisch waren.
Es muss also davon ausgegangen werden, dass Ferrit deutlich mit Kohlenstoff übersättigt
ist, wobei die Kohlenstoffkonzentration in den versetzungsreichen Gebieten in der Nähe des
Martensits besonders hoch sein könnte.
Es wird eine Abschätzung vorgenommen und mit unterschiedlichen Kohlenstoff-Konzentrationen
gerechnet, um diese Unsicherheiten zu berücksichtigen. Als Obergrenze für die
maximale Löslichkeit des Ferrits für Kohlenstoff im Zweiphasengebiet nahe 723 ◦ C lässt sich
etwa 20 ppm annehmen. Die Simulationen werden mit verschiedenen Anfangskonzentrationen
zwischen 10 und 25 ppm durchgeführt.
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