Anfangsverformungs- und Alterungsverhalten von Dual-Phasen Stahl

Volumenanteil Martensit nahezu die gesamte Ferrit-Matrix des Modells durch die Volumenzunahme
der Inklusionen plastisch verformt wird, ist der Spannungszustand in der Matrix
nach dem Abkühlen nicht linear vom Martensit-Volumen im Dual-Phasen Stahl abhängig,
sondern erreicht in allen Modellen mit dem betrachteten Anteilen Martensit in vielen Bereichen
die Dehngrenze. Dies wird durch analytische Näherungsberechnungen bestätigt [63].
Da der für die niedrige Anfangssteifigkeit verantwortliche Spannungszustand in der Matrix
nahezu unabhängig vom Martensitvolumen (zwischen 5 % und etwa 15 % Volumenanteil) ist,
ist auch die niedrige Anfangssteifigkeit für alle betrachteten Martensitgehalte gleich.
Die nach einigen Tagen Lagerung höhere Anfangssteifigkeit, gleich dem E-Modul, ist auf
Spannungsabbau der lokalen Eigenspannungen und auf das Festsetzen von Versetzungen
zurückzuführen. Die Annahme, dass dafür die Diffusion von Kohlenstoff verantwortlich ist
wird durch verschiedene Indizien gestützt: Die Abnahme des freien, also nicht in Versetzungsspannungsfeldern
oder sonstwie gefangenem Kohlenstoff lässt sich mit Drehpendelversuchen
messen. Die für diese Untersuchung durchgeführten Versuche an jungen Dual-Phasen
Stählen zeigen eine signifikante Abnahme des freien Kohlenstoffes während der ersten Tage
bei Raumtemperatur-Lagerung. Später ist keine Abnahme mehr festzustellen, was darauf
schließen lässt, dass der Diffusionsprozess von Kohlenstoffatomen zu Versetzungen und zu
Spannungsfeldern abgeschlossen ist. Dass bei Raumtemperatur der Zeitraum von einigen
Tagen auch tatsächlich ausreicht, um Spannungsfelder von Versetzungen im Ferrit durch
Diffusion mit Kohlenstoff anzureichern und die Versetzungen dadurch festzusetzen, zeigen
die in Kapitel 4 angestellten Modellrechnungen. Außerdem kommen andere Prozesse wie
Korngrenzen-Verschiebung oder Karbid-Bildung bei Raumtemperatur nicht in Betracht.
0,2 %-Dehngrenze
In Experimenten wird eine lineare Zunahme der Dehngrenze von Dual-Phasen Stahl mit
dem Volumenanteil Martensit in der Probe festgestellt. Wird in einem einfachen mikromechanischen
Modell das Fließverhalten einer weichen ferritischen Matrix mit harten martensitischen
Inklusionen simuliert, wobei beide Materialien den selben E-Modul haben, so
ist der Fließbeginn unabhängig vom Volumenanteil der harten Inklusionsphase. Dies stimmt
mit den klassischen Modellen über das Verformungsverhalten von solchen Matrix-Inklusions-
Materialien überein [33, 81], ist jedoch im Widerspruch zu den Experimenten. In Aufnahmen
von Dual-Phasen Stahl, die mit einem Transmissions-Elektronen-Mikroskop gemacht
wurden, sind im Ferrit in der Nähe von Martensit-Inseln deutlich mehr Versetzungen zu
erkennen als in Bereichen, die weiter entfernt liegen. Die höhere Versetzungsdichte kann nur
von plastischen Verformungen während des vorangegangen Herstellprozesses stammen. Plastische
Verformungen führen im Ferrit zu einer Verfestigung. Mit Ultramikrohärtemessungen
konnte experimentell bestätigt werden, dass tatsächlich nahe der Martensit-Einschlüsse die
Ferrit-Matrix eine höhere Festigkeit besitzt, wobei das Ausmaß vom Volumenanteil Martensit
der Probe abhängt. Wird bei der Simulation die Abkühlung mit der Phasenumwandlung
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