Anfangsverformungs- und Alterungsverhalten von Dual-Phasen Stahl

aus 18 · 18 · 18 Finiten Elementen abgebildet [4]. Problematisch ist bei dieser Methode
die nicht untersuchte Auswirkung der gestuften Ränder der Körner. Es können an den
Korngrenzen Verformungsinkompatibilitäten auftreten die bei einer exakten Modellierung
der Voronoi Geometrie nicht auftreten würden. Nygårds et al. [60] vernetzen Voronoi-Zellen
exakt, allerdings benötigen sie aufgrund der kurzen Kanten in den Voronoi-Netzen für nur
fünf Zellen bereits mehrere Tausend Tetraeder-Elemente. Dabei kommt Ihnen noch zugute,
dass die Wahrscheinlichkeit extremer Kantenverhälnisse, die das Vernetzen erschweren, mit
der Zellenanzahl abnimmt. Die Rechnerleistung ist die entscheidende Schranke, in naher
Zukunft sind auf diesem Gebiet entscheidende Verbesserungen zu erwarten.
5.2 Diffusionsberechnung
Cochardt et al. [19] behaupten, wohl ohne Rechnung, dass die Stufenversetzung aufgrund
ihres unsymmetrischen Spannungsfelds nur etwa halb so viele Atome wie eine Schraubenversetzung
fangen kann. Dies steht im Widerspruch zu dem hier errechneten Verhältnis der
Sättigungslöslichkeiten von 0,86, obwohl die Berechnungen auf den Theorien von Cochardt
aufbauen. Auch in den Berechnungsergebnissen ist das Verhältnis der Kohlenstoffatome um
eine Stufenversetzung einerseits und eine Schraubenversetzung andererseits zu jedem Zeitpunkt
etwa 0,86, siehe Bild 4.13. Von Cochardt wird angeführt, dass die Stufenversetzung im
Gegensatz zur Schraubenversetzung nur unterhalb der Gleitebene Atome fängt und dass die
maximale Interaktionsenergie in einem Burgers-Vektor Abstand von der Versetzung zwischen
dem Spannungsfeld der Stufen- bzw. Schraubenversetzung und dem Fremdatom etwa gleich
groß ist. Dabei wird allerdings übersehen, dass die Kohlenstoffatome auch auf Gitterplätzen
oberhalb der Gleitebene der Stufenversetzung, also im Bereich der Extra-Halbebene, unter
Verminderung der Gesamtenergie eingelagert werden können, siehe Bild 4.6. Tatsächlich
können sich auf etwa 70% des gesamten Winkelspektrums um die Versetzungslinie Kohlenstoffatome
anordnen. Außerdem sind die maximalen Interaktionsenergien nicht gleich,
im Abstand r = b wird für die Schraubenversetzung 0,77 eV und für die Stufenversetzung
0,98 eV berechnet.
Die ersten lokalen Messergebnisse von Kohlenstoff-Konzentrationen in Stahl wurden von
Miller et al. [57] veröffentlicht, allerdings gelang es nur die Konzentrationsunterschiede an
Zwillingsgrenzen und in der Nähe von Korngrenzen zu untersuchen. Chang [17] konnte die
Kohlenstoff-Anreicherungen um Versetzungen darstellen, er schätzte die Anzahl der Kohlenstoffatome
in einer zur Versetzungslinie senkrecht stehenden Atomebene auf etwa 5-15. Die
Berechnungen mit dem hier verwendeten Modell sagen etwa 15 Atome voraus. In jüngerer
Zeit gelang es Wilde et al. [89] einzelne Kohlenstoffatome um Versetzungen zu lokalisieren.
Sie ermittelten 21±1 Atome pro senkrecht auf der Versetzungslinie stehenden Ebene des
Wirtsgitters. In der selben Studie wird außerdem eine maximale Konzentration von 8±2
Atom-% des Kohlenstoffes in Versetzungsnähe gemessen.
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