anwendung von thermo-calc und dictra am institut für...
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Anwendung vonAnwendung von ThermoThermo--CalcCalc und und DICTRA am Institut für Eisenhüttenkunde DICTRA am Institut für Eisenhüttenkunde
der RWTH Aachender RWTH Aachen
1. Thermo-Calc & DICTRA AnwendertreffenAachen, 12.-13. Juni 2003
G. Pariser, W. Bleck
Institut für Eisenhüttenkunde der RWTH Aachen
Gliederung
1. Das Institut für Eisenhüttenkunde1. Das Institut für Eisenhüttenkunde
2. 2. ThermoThermo--CalcCalc in der Lehrein der Lehre
3. 3. ThermoThermo--CalcCalc AnwendungsbeispieleAnwendungsbeispiele
4. DICTRA Anwendungsbeispiele4. DICTRA Anwendungsbeispiele
Name des Faches: Metallische Werkstoffe
Art des Faches: Basisfach / Leistungsnachweis gemäß § 16 (1) 7
Koordinator: BleckPrüfung: schriftlich; verantwortlich gegenüber ZPA: BleckDauer der Klausur: 3 Zeitstunden (Basisfach) /
1,5 Zeitstunden (Leistungsnachweis)
Prüfer: Bleck, KaysserLehrveranstaltungen:• Bezeichnung im Vorlesungsverzeichnis: Metallische Werkstoffe (Eisenwerkstoffe) V2
1.4010Angeboten im SSTermin: Di, 8:15 – 9:45 Uhr H222
Dozent: BleckInhalt: Physikalische Eigenschaften von Eisen und Stahl; Substitutionelle und interstitielle Lösung;
Ausgesuchte binäre und tertiäre Systeme; Anwendungsbeispiele: unlegierte Stähle, weich-
magnetische Stähle, rostfreie Stähle; Phasenumwandlungen: Ausscheidung und Alterung, Perlit,
Bainit, Martensit; Wärmebehandlung von Stahl; Herstellung von Stahlprodukten: Stranggießen,
Warmwalzen, Kaltwalzen, Glühen und Oberflächenveredeln
• Bezeichnung im Vorlesungsverzeichnis: Metallische Werkstoffe (Eisenwerkstoffe) Ü1
4.4011Angeboten im SSTermin: Mi, 15:45 - 17:15 Uhr 14-tägig H222
Dozent: Bleck und Wissenschaftliche Mitarbeiter
Inhalt: Die oben beschriebene Vorlesung wird durch eine praxisorientierte Übung ergänzt. Diese
umfaßt die Gebiete der Austenitumwandlung, der Wärmebehandlung, des Vergütens, der ZTU/ZTA-
Diagramme sowie das Gebiet der Alterung.
Anmeldungund (Basisfach) / oder (Leistungsnachweis gemäß § 16 (1) 7)
• Bezeichnung im Vorlesungsverzeichnis: Metallische Werkstoffe (Nicht-Eisenwerkstoffe) V2
1.4340Angeboten im SSTermin: Mi, 11:45 - 13:15 Uhr H218Dozent: KaysserInhalt: Werkstoffauswahlkriterien, Aluminiumlegierungen, Titanlegierungen, Magnesiumlegierungen,
Kupferlegierungen, Superlegierungen, hochschmelzende Metalle, Hartstoffe und Hartstoffverbunde,
Magnetwerkstoffe, Verbund werkstoffdesign• Bezeichnung im Vorlesungsverzeichnis: Metallische Werkstoffe (Nicht-Eisenwerkstoffe) Ü1
4.4341Angeboten im SSTermin: Blockveranstaltung bei der DLR, ganztägig, nach Vereinbarung
Dozent: Kaysser, Wissenschaftliche Mitarbeiter
Inhalt: praxisorientierte Übung zur Vorlesung
Anmeldung / Teilnahmepflicht
Inhaltsverzeichnis
Basisfach: Metallische Werkstoffe (Bleck) 3
Metallurgie und Recycling (Senk) 4
Vertiefungsfach I: Werkstoffwissenschaften Stahl (Bleck) 5
Stahlmetallurgie (Senk) 8
Vertiefungsfach II: Werkstoffvertiefung/Oberflächentechnik (Bleck) 10
Werkstoffvertiefung/Werkstoffprüfung (Bleck) 13
Oberflächentechnik und spezielle Anwendungen(Bleck) 15
Metallurgie von Eisen und Stahl (Senk) 17
Vertiefungsfach III: Oberflächentechnik (Bleck) 19
Herstellung von Stahlprodukten (Bleck) 20
Schweißtechnik und werkstoffkundliche Problemebeim Schweißen von Stahl (Bleck) 21
Korrosion und Schadensuntersuchungen (Bleck) 22
Qualitätsmanagement Stahl (Bleck) 23
Alternative Stahlerzeugungsverfahren (Senk) 24
Primär- und Sekundärrohstoffwirtschaft (Senk) 25
Nichttechnisches Wahlpflichtfach:
Bitte aktuellen Fächerkatalog erfragen 26
Ausgabe 04/02
• Stahl ist und wird auch in Zukunft die wichtigste metallische Werkstoffgruppe sein.
• Mehr als 2000 verschiedene Stähle werden derzeit für strukturelle und funktionelle Anwendungenhergestellt. Ein Großteil dessen wurde in den letzten 10 Jahren modifiziert oder neu entwickelt.
• Lehre und Forschung sind produkt- und prozessbezogen ausgerichtet.
• 75% aller Projekte bieten unmittelbaren Industriebezug.
Informationen für Studierende:
Studienangebot am
Institut für Eisenhüttenkunde (IEHK)
www.iehk.rwth-aachen.de
Stand: Sommersemester 2002
Informationen:
Dipl.-Ing. Raimund Bülte (Veranstaltungen Prof. Bleck), R. 110,
Tel.: 0241-80-95810, E-Mail: [email protected]
Dipl.-Ing. Gunnar Böttcher (Veranstaltungen Prof. Senk), R. 113a,
Tel.: 0241-80-95817, E-Mail: [email protected]
Diese Information ist in der Bibliothek, R. 209 erhältlich oder
im Internet unter:
www.iehk.rwth-aachen.de ⇒ StudiumStudienangebot IEHK SS02.doc
RHEINISC H-
WESTFÄLISCHE
TECHN ISCHE
HOCH SCH ULE
AACH EN
Institut für Eisenhüttenkunde
Übersicht Institut für Eisenhüttenkunde
Institut für EisenhüttenkundeInstitut für Eisenhüttenkunde
Arbeitsgebiet und aktuelle Forschungsschwerpunkte:Arbeitsgebiet und aktuelle Forschungsschwerpunkte:Lehre und Forschung auf dem Gebiet der Eisen- und StahlwerkstoffeErarbeitung neuer Produktionsverfahren für die StahlherstellungEntwicklung neuer Werkstoffe mit verbesserten EigenschaftenVorhersagen des Verhaltens von Stahlbauteilen
Institutsleiter: Prof. Dr.-Ing. W. BleckWerkstofftechnik: Prof. Dr.-Ing. W. Bleck
Metallurgie von Eisen und Stahl: Prof. Dr.-Ing. D. SenkAkademischer Rat.: Dr.-Ing. G. Heßling
Personal:Personal:2 Professoren 6 Auszubildende49 wissenschaftliche Mitarbeiter (9 Planstellen) 65 studentische Hilfskräfte45 nichtwissenschaftliche Mitarbeiter (27 Planstellen) 10 StipendiatenDrittmittel:Drittmittel:ca. 3-4 Mio. €/Jahr
Struktur des Institutes für Eisenhüttenkunde
Ressourcen Energie & Umwelt
Metallurgie
METALLURGIEVON EISEN UND STAHL
Univ.-Prof. Dr.-Ing. D. Senk(Univ.-Prof. Dr.-Ing. H.-W. GudenauUniv.-Prof. Dr.-Ing. T. El Gammal)
WERKSTOFFTECHNIKUniv.-Prof. Dr.-Ing. W. Bleck
(Univ.-Prof. Dr. rer. nat. Dr.-Ing. e.h. W. Dahl)
Werkstoff-eigenschaften und
-anwendung
Bauteilsicherheit und
Bruchmechanik
Oberflächen-technik und Korrosion
Werkstoff-behandlung und
ProzesssimulationRecycling
Institut für EisenhüttenkundeInstitutsleiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. W. Bleck
Stellvertreter: Dr.-Ing. G. Heßling
Rheinisch-WestfälischeTechnischeHochschuleAachen
2. Thermo-Calc in der Lehre
Name des Faches: Metallische Werkstoffe
Art des Faches: Basisfach / Leistungsnachweis gemäß § 16 (1) 7
Koordinator: BleckPrüfung: schriftlich; verantwortlich gegenüber ZPA: BleckDauer der Klausur: 3 Zeitstunden (Basisfach) /
1,5 Zeitstunden (Leistungsnachweis)
Prüfer: Bleck, KaysserLehrveranstaltungen:• Bezeichnung im Vorlesungsverzeichnis: Metallische Werkstoffe (Eisenwerkstoffe) V2
1.4010Angeboten im SSTermin: Di, 8:15 – 9:45 Uhr H222
Dozent: BleckInhalt: Physikalische Eigenschaften von Eisen und Stahl; Substitutionelle und interstitielle Lösung;
Ausgesuchte binäre und tertiäre Systeme; Anwendungsbeispiele: unlegierte Stähle, weich-
magnetische Stähle, rostfreie Stähle; Phasenumwandlungen: Ausscheidung und Alterung, Perlit,
Bainit, Martensit; Wärmebehandlung von Stahl; Herstellung von Stahlprodukten: Stranggießen,
Warmwalzen, Kaltwalzen, Glühen und Oberflächenveredeln
• Bezeichnung im Vorlesungsverzeichnis: Metallische Werkstoffe (Eisenwerkstoffe) Ü1
4.4011Angeboten im SSTermin: Mi, 15:45 - 17:15 Uhr 14-tägig H222
Dozent: Bleck und Wissenschaftliche Mitarbeiter
Inhalt: Die oben beschriebene Vorlesung wird durch eine praxisorientierte Übung ergänzt. Diese
umfaßt die Gebiete der Austenitumwandlung, der Wärmebehandlung, des Vergütens, der ZTU/ZTA-
Diagramme sowie das Gebiet der Alterung.
Anmeldungund (Basisfach) / oder (Leistungsnachweis gemäß § 16 (1) 7)
• Bezeichnung im Vorlesungsverzeichnis: Metallische Werkstoffe (Nicht-Eisenwerkstoffe) V2
1.4340Angeboten im SSTermin: Mi, 11:45 - 13:15 Uhr H218Dozent: KaysserInhalt: Werkstoffauswahlkriterien, Aluminiumlegierungen, Titanlegierungen, Magnesiumlegierungen,
Kupferlegierungen, Superlegierungen, hochschmelzende Metalle, Hartstoffe und Hartstoffverbunde,
Magnetwerkstoffe, Verbundwerkstoffdesign• Bezeichnung im Vorlesungsverzeichnis: Metallische Werkstoffe (Nicht-Eisenwerkstoffe) Ü1
4.4341Angeboten im SSTermin: Blockveranstaltung bei der DLR, ganztägig, nach Vereinbarung
Dozent: Kaysser, Wissenschaftliche Mitarbeiter
Inhalt: praxisorientierte Übung zur Vorlesung
Anmeldung / Teilnahmepflicht
Inhaltsverzeichnis
Basisfach: Metallische Werkstoffe (Bleck) 3
Metallurgie und Recycling (Senk) 4
Vertiefungsfach I: Werkstoffwissenschaften Stahl (Bleck) 5
Stahlmetallurgie (Senk) 8
Vertiefungsfach II: Werkstoffvertiefung/Oberflächentechnik (Bleck) 10
Werkstoffvertiefung/Werkstoffprüfung (Bleck) 13
Oberflächentechnik und spezielle Anwendungen(Bleck) 15
Metallurgie von Eisen und Stahl (Senk) 17
Vertiefungsfach III: Oberflächentechnik (Bleck) 19
Herstellung von Stahlprodukten (Bleck) 20
Schweißtechnik und werkstoffkundliche Problemebeim Schweißen von Stahl (Bleck) 21
Korrosion und Schadensuntersuchungen (Bleck) 22
Qualitätsmanagement Stahl (Bleck) 23
Alternative Stahlerzeugungsverfahren (Senk) 24
Primär- und Sekundärrohstoffwirtschaft (Senk) 25
Nichttechnisches Wahlpflichtfach:
Bitte aktuellen Fächerkatalog erfragen 26
Ausgabe 04/02
• Stahl ist und wird auch in Zukunft die wichtigste metallische Werkstoffgruppe sein.
• Mehr als 2000 verschiedene Stähle werden derzeit für strukturelle und funktionelle Anwendungenhergestellt. Ein Großteil dessen wurde in den letzten 10 Jahren modifiziert oder neu entwickelt.
• Lehre und Forschung sind produkt- und prozessbezogen ausgerichtet.
• 75% aller Projekte bieten unmittelbaren Industriebezug.
Informationen für Studierende:
Studienangebot am
Institut für Eisenhüttenkunde (IEHK)
www.iehk.rwth-aachen.de
Stand: Sommersemester 2002
Informationen:
Dipl.-Ing. Raimund Bülte (Veranstaltungen Prof. Bleck), R. 110,
Tel.: 0241-80-95810, E-Mail: [email protected]
Dipl.-Ing. Gunnar Böttcher (Veranstaltungen Prof. Senk), R. 113a,
Tel.: 0241-80-95817, E-Mail: [email protected]
Diese Information ist in der Bibliothek, R. 209 erhältlich oder
im Internet unter:
www.iehk.rwth-aachen.de ⇒ StudiumStudienangebot IEHK SS02.doc
RHEINISCH-
WESTFÄLISCHE
TECHNISCHE
HOCHSCHULE
AACHEN
Institut für Eisenhüttenkunde
Basisfach „Metallische Werkstoffe (Eisenwerkstoffe)“
Vorlesungen und Übungen zum Basisfach„Metallische werkstoffe (Eisenwerkstoffe)“
im SS 2003Datum V / Ü Kurztitel Referent
29.04. V Historische, technische und wirtschaftliche Bedeutungvon Eisen und Stahl
Bleck
29.04. Im Anschluss: Vorbesprechung zur Übung undAnmeldung
Myslowicki
06.05. V Physikalische Eigenschaften von Eisen und Stahl Bleck20.05. V Legierungen I: Einführung und interstitielle Lösung Bleck27.05. V Legierungen II: ausgesuchte binäre Stähle Bleck28.05. Ü Binäre Phasendiagramme Pariser03.06. V Legierunge III: System Fe-Cr-Ni Bleck04.06. Ü Cr/Cr-Ni-Stähle / Korrosion Myslowicki17.06. V Phasenumwandlungen I: Ausscheidung Bleck18.06. Ü Alterung Beste24.06. V Phasenumwandlungen II:
Ferritische und perlitische UmwandlungBleck
01.07. V Phasenumwandlungen III:Martensitische und bainitische Umwandlung
Bleck
02.07. Ü Diffusionskontrollierte Phasenumwandlung Pariser08.07. V Wärmebehandlung I:
ZTA- und ZTU-Diagramme, VergütenBleck
09.07. Ü ZTU/ZTA- Diagramme Lorenz15.07. V Wärmebehandlung II: Technische Glühbehandlungen Bleck16.07. Ü Phasenumwandlung bei beschleunigter Abkühlung Trute22.07. V Einstellen von Gefügen Bleck23.07. Ü Vergüten / Wärmebehandlung Püttgen / Heßling29.07. V Problemlösung an Beispielen aus der Praxis Bleck30.07. Ü Einstellen von Gefügen Herzig
Für das Basisfach:V2, Ü1
„Binäre Phasendiagramme“
Inhalte der Übung „Binäre Phasendiagramme“
• Einteilung von Legierungen
• Mischkristallbildung & Löslichkeit
• Definition von Aggregatzuständen, Phasen und der Gibb‘schen Phasenregel
• Wichtige binäre Phasendiagramme
• Das metastabile Fe-C Diagramm
• Erläuterung und Anwendung des Hebelgesetzes
• Vorstellung von Austenit- und Ferritbildnern
• Vorstellung von Quellen für binäre Phasendiagramme
Vorführung von Thermo-Calc undBerechnung des Fe-C Systemes.
Inhalte
Vertiefungsfach „Werkstoffkunde der Stähle“
Für das Vertiefungsfach 1:V2, Ü1, P4
Praktikum -„Simulation der Gefüge-einstellung in Stahl“
Praktikum zur Lehrveranstaltung„Werkstoffkunde der Stähle“
Vf1 / Vf A (P4), Vf2 (P2 bzw. P1), Vf3 / Vf B (P1) im WS 2002/2003Datum Zeit Umfang
P1Kurztitel Referent
Di, 22.10. 10:00-11:30
x Anmeldung und VorbesprechungVordiplom sollte abgeschlossen sein (R210)
Bülte
Di, 29.10. 10:00-11:30
x Metallographie I(R 304)
Gier
Do, 31.10. 11:30-13:00
x Metallographie II(R 304)
Gier
Di, 19.11. 10:00-11:30
Systematik der Bezeichnung von Stählen /Legierungselemente (H212)
Trute
Do, 21.11. 11:30-13:00
x Warmumformsimulation(H 212)
Herzig
Di, 26.11. 10:00-11:30
Werkzeugstähle(H 212)
Pant
Do, 28.11. 11:30-13:00
x Korrosion(H 212)
Greven
Di, 10.12. 10:00-11:30
x Kaltumformbare Stähle / Einstellung von Gefügen(H 212)
Lesch
Do, 12.12. 11:30-13:00
Oberflächenhärtbare Stähle(H 212)
Pant
Di, 17.12. 10:00-11:30
Chrom- und Chrom-Nickel-Stähle(H 212)
S. Myslowicki
Do, 19.12. 11:30-13:00
x Simulation der Gefügeeinstellung in Stahl(R 313)
Pariser
Do, 16.01. 11:30-13:00
Entstehung und Auswirkung von Seigerungen(H 212)
Diederichs
Do, 23.01. 11:30-13:00
x Einführung in die Elektronenmikroskopie und dieTransmissionselektronenmikroskopie (GfE, R. 6030)
Prof. Mayer
Di, 28.01. 10:00-11:30
Einführung in die Rasterkraftmikroskopie (AFM),Präparation für die Elektronenmikroskopie, Vorführungam Transmissionselektronenmikroskop (GfE, R. 6030)
Dr. Aretz,Dr. Weirich
Do, 30.01. 11:30-13:00
x Grundlagen der Rasterelektronenmikroskopie, Einführungin die Mikrobereichsanalyse (ESMA) (GfE, R. 6030)
Dr. Rehbach,Dr. Richter
Di, 04.02. 10:00-11:30
Vorführung am Rasterelektronenmikroskop und derMikrosonde (GfE, R. 6030)
Dr. Rehbach,Dr. Richter
Do, 06.02. 11:30-13:00
Ersatztermin -
Di, 11.02. 10:30-12:00
Vorstellung der Praktikumsergebnisse(H 223)
Prof. Bleck,Bülte
Inhalte des Praktikums „Simulation der Gefügeeinstellung in Stahl“
Selbstständige Arbeit mit Thermo-Calc!
Anhand einer Übungsunterlage werden verschiedene Problemstellungen mit steigendem Schwierigkeitsgrad gelöst:
InhalteSelbstständig zu
erarbeitende Ergebnisse
- Berechnung eines Fe-C-Diagrammes
- Berechnung des metastabilen Fe-Fe3C Diagrammes
- Berechnung der Phasenzusammen-setzung eines IF-Stahles in Abhängigkeit von der Temperatur
3. Thermo-Calc Anwendungsbeispiele
Erhöhung der Prozesstemperatur bis zu 1150°C
TC Beispiel 1
Berechnung von Karbo-Nitridausscheidungen in Einsatzstählen
Fragestellung
Neue Entwicklungen im Bereich der Verarbeitung von Einsatzstählen sehen Prozesszeitverkürzungen während der Austenitisierung vor.
Kontrolle der Austenitkorngröße durch M(C,N) Ausscheidungen
Extensive experimentelle Untersuchungen gekoppeltmit thermodynamischen Berechnungen
Werkstoff: 16MnCr5 +Nb, +Ti, +Nb,Ti
Durchführung
TC Beispiel 1
Berechnung von Karbo-Nitridausscheidungen in Einsatzstählen
Ergebnis
Mit steigendem Gehalt an MLE steigen Ausscheidungstemperatur & -menge
Verbesserung der Korngrößenstabilität
Temperatur, °CM
asse
nant
eil N
b(C
,N)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
E-4
600 800 1000 1200 1400
0.01 %Nb
0.03 %Nb
0.05 %Nb
0.07 %Nb
Kum
ulat
ive
Häu
figke
it
Kornfläche, mm²
Korngröße, ASTM
1E-06 0,001 1
KG > 5
0,13
2,28
15,87
50,00
84,13
97,72
99,87
90%
4 2 068101214
1000°C 2h47' > Öl1075°C 2h47' > Öl1100°C 2h47' > Öl
TC Beispiel 2
Berechnung von quasi-binären Phasendiagrammen zur Werkstoffentwicklung
Quelle: J. Staudte: Surface Conditioning of High-Strength Steels for Improved Hot-Dip Coating Behaviour, Aachen 2002 (Dr.-Ing.-Diss.)
Fragestellung
Einfluss einer aufkohlenden Atmosphäre auf die Phasenstabilität von Dualphasenstählen während einer Glühbehandlung
Berücksichtigte Phasen: Liquid, BCC, FCC, Cem., AlN, MnS
Chemische Zusammensetzung eines DP - Stahl, Massen-%:
Durchführung
Berechnung von quasi-binären Fe-Fe3C Diagrammen
Stahl C Si Mn P S Cr Al N TiDP500-D 0,0642 0,13 1,46 0,013 0,003 0,34 0,034 0,0052 -
TC Beispiel 2
Berechnung von quasi-binären Phasendiagrammen zur Werkstoffentwicklung
Quelle: J. Staudte: Surface Conditioning of High-Strength Steels for Improved Hot-Dip Coating Behaviour, Aachen 2002 (Dr.-Ing.-Diss.)
Ergebnis
400
450
500
550
600
650
700
750
800
850
900
Tem
perta
ure,
°C
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0Mass Content of C, %
ALN+FCC_A1+MNS
ALN+BCC_A2+CEMENTIT+MNS
ALN+BCC_A2+CEMENTIT+FCC_A1#2+MNS
ALN+BCC_A2+FCC_A1+MNS _ALN+CEMENTIT+FCC_A1+MNS
0.06%0.06%
TTGlühGlühAusgangskohlenstoffgehalt: 0.06%
Glühtemperatur: 810°C
Kohlenstoffaktivitäten: 0 - 5.6
Aufkohlen der Randschicht bis zu 1%
Austenitisierung der Randschicht
TC Beispiel 3
Auswirkung des Legierungskonzeptes auf die Herstellung von TRIP-Stählen
Quelle: J. Ohlert: Einfluss von chemischer Zusammensetzung und Herstellungsverlauf auf Mikrostruktur und mechanische Eigenschaften von TRIP-StählenAachen, 2002 (Dr.-Ing.-Diss)
Fragestellung
Untersuchung des Legierungskonzeptes bei drei verschiedenen TRIP Stählen.
Bestimmung der interkritischen Glühtemperatur, bei der derVolumenanteil Austenit dem des Ferrits entspricht
Chemische Zusammensetzungen, in Massen-%:
Durchführung
Berechnung der Volumenanteile Austenit
Stahl C Si Mn P AlTrip 1, 2, 5 0,10 - 0,20 0,02 - 1,5 1,4 0,01 - 0,04 0,03 - 1,6
TC Beispiel 3
Quelle: J. Ohlert: Einfluss von chemischer Zusammensetzung und Herstellungsverlauf auf Mikrostruktur und mechanische Eigenschaften von TRIP-StählenAachen, 2002 (Dr.-Ing.-Diss)
Auswirkung des Legierungskonzeptes auf die Herstellung von TRIP-Stählen
Ergebnis - 1
Trip 2,Trip 2,1.6% Al1.6% Al
Trip 1Trip 1
Trip 5Trip 5Interkritische Interkritische Glühtemperaturen:Glühtemperaturen:
Trip 1: 827°CTrip 1: 827°CTrip 2: 906°CTrip 2: 906°CTrip 5: 803°CTrip 5: 803°C
Auswirkungen von Auswirkungen von Elementvariationen auf Trip 5?Elementvariationen auf Trip 5?
TC Beispiel 3
Quelle: J. Ohlert: Einfluss von chemischer Zusammensetzung und Herstellungsverlauf auf Mikrostruktur und mechanische Eigenschaften von TRIP-StählenAachen, 2002 (Dr.-Ing.-Diss)
Auswirkung des Legierungskonzeptes auf die Herstellung von TRIP-Stählen
Ergebnis - 2
Kohlenstoff
Mangan
Stickstoff
Nickel
Höhere CC Gehalte sowiehöhere Mn Mn Gehalte ver-größern den VolumenanteilAustenit
Durch Substitution mitNN bzw. NiNi wird im Tem-peraturbereich der inter-kritischen Glühung dieAustenitbildung noch weiter begünstigt
4. DICTRA Anwendungsbeispiele
DICTRA Beispiel 1
Simulation des interkritischen Glühens in TRIP Stählen
Fragestellung
Vorhersage des Austenitvolumenanteils und der Verteilung derLegierungselemente bei der interkritischen Glühung im 2-Phasengebiet
Quelle: Katsamas, I.A.; Vasilakos, A.N.; Haidemenopoulus, G.N.: steel research 71 (2000) No. 9, p. 351/356
Aufstellen eines DICTRA Modells & Berechnung der Startgehaltemit Thermo-Calc
Chemische Zusammensetzung, in Massen-%:
Durchführung
Metallographische Bestimmung des voreutektoiden Ferritanteils
Stahl C Si MnTrip A 0,142 1,31 1,35
DICTRA Beispiel 1
Simulation des interkritischen Glühens in TRIP Stählen
Quelle: Katsamas, I.A.; Vasilakos, A.N.; Haidemenopoulus, G.N.: steel research 71 (2000) No. 9, p. 351/356
Abstand x, mm
Matrix Phass:Ferrit
Matrix Phase:Austenit
Globale Randbedingungen
Chem. Zusammensetzung:Im Gleichgewichtberechnet bei 714.4 °C
Ts = 714.4 °CTt = 780 °CT/t = 10K/s P = 1 bar
2µm0,5µm
Richtung des Interface
Ergebnis - 1
DICTRA Beispiel 1
Simulation des interkritischen Glühens in TRIP Stählen
Quelle: Katsamas, I.A.; Vasilakos, A.N.; Haidemenopoulus, G.N.: steel research 71 (2000) No. 9, p. 351/356
0.20
0.21
0.22
0.23
0.24
0.25
0.26
0.27
0.28
0.29
Aus
teni
te v
olum
e fra
ctio
n
0 30 60 90Time, s
700
710
720
730
740
750
760
770
780
790
800
Tem
pera
ture
, °C
0 30 60 90
Ergebnis - 2
Vergleich des berechneten Volumenanteil zeigt gute Übereinstimmung mit experimentellen Ergebnissen!
0
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
Car
bon
mas
s co
nten
t, %
0 5 10 15 20 25E-7
Distance, m
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
Man
gane
se m
ass
cont
ent,
%
0 5 10 15 20 25E-7
after 90sC
Mn
Austenit
DICTRA Beispiel 2
Entkohlung und Aufstickung von mikrolegierten ULC Stählen
Fragestellung
Vorhersage von Entkohlungs- / Aufstickungserscheinungen bei Glühbehandlungenvon mikrolegierten ULC Stählen
Quelle: Yamashita, T.; Tosaka, A.; Aratani, M.; Narutani, T.: Tetsu-to-hagane Vol.85 (1999) No.11, p.821/6
Aufstellen eines DICTRA Modells
Chemische Zusammensetzung, in Massen-%:
Durchführung
Stahl C N NbULC 0,0019 0,002 0,012
DICTRA Beispiel 2
Entkohlung und Aufstickung von mikrolegierten ULC Stählen
Ergebnis - 1
Quelle: Yamashita, T.; Tosaka, A.; Aratani, M.; Narutani, T.: Tetsu-to-hagane Vol.85 (1999) No.11, p.821/6
0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1
Abstand x, mm= 1/2 Blechdicke
CellDispers verteilte Phase:Nb (C,N)
Matrix Phase:Ferrit
Ac(C) = 1E-6Ac(N) = 0.963J(Nb) = 0
RandBedingungen
GlobaleBedingungen
T = 750°CP = 1 ba r
Entkohlung und Aufstickung von mikrolegierten ULC Stählen
DICTRA Beispiel 2
Ergebnis - 2
Quelle: Yamashita, T.; Tosaka, A.; Aratani, M.; Narutani, T.: Tetsu-to-hagane Vol.85 (1999) No.11, p.821/6
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Mas
s co
nten
t of C
, ppm
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Time, s
Timestep: 2s
Timestep: 0.2s
Timestep: 0.002s
before annealing
after annealing
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Mas
s co
nten
t of N
, ppm
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Time, s
before annealing
after annealing
Timestep: 2s
Timestep: 0.2s
Timestep: 0.002s
Zusammenfassung
ThermoCalc wird am IEHK als alltägliches„Gebrauchswerkzeug“ angesehen und genutzt
Wesentliche Fragestellungen, die am IEHK behandelt werden, sind: Phasenzusammensetzung als Funktion der Temperatur sowieQuasi-Binäre Phasendiagramme
DICTRA wird als „Simulationswerkzeug“ gesehen
Interessante DICTRA Problemstellungen sinddie Austenit-Ferrit-Phasenumwandlung, die Ausscheidung von M(C,N) sowie die Simulation von Glühbehandlungen