Prakt. Met. Sonderband 47 (2015) 65
Eigenschaftsoptimierung bei hochfesten Mehrphasenstihlen durch
gezielte Gefiigeeinstellung
A. Baumer, E. Zimmermann
ThyssenKrupp Steel Europe AG, Technologie und Innovation, Duisburg
I Einführung
Die generell bestehende Korrelation zwischen Gefiige und mechanischen Eigenschaften wird seit
langem für Stahl gezielt eingesetzt. Zum Einstellen der Gefüge werden dabei natürlich zum einen
die Variation der chemischen Zusammensetzung, zum anderen aber auch die Anpassung der jewei-
ligen Prozessparameter des Herstellungsprozesses insbesondere der Glühparameter genutzt. Im Zu-
ge der durch die Automobilindustrie getriebenen Entwicklung von Feinblechstählen mit immer hö-
heren Festigkeiten und dabei guten Umformeigenschaften entstanden unter anderem die Werkstoff-
konzepte der Mehrphasenstähle. Zusätzlich zu den bei rein ferritischen Werkstoffen genutzten fes-
tigkeitssteigernden Mechanismen wie Mischkristallhärtung, Kornfeinung und Ausscheidungshär-
tung werden hier mit der Mehrphasigkeit einhergehende festigkeits- und auch dehnungssteigernde
Mechanismen genutzt. Bei Dualphasenstählen, den mengenmäßig bislang bedeutendsten Mehrpha-
senstählen im Bereich der Karosserieanwendungen, ist dies beispielsweise das Einlagern einer har-
ten martensitischen Phase in eine im Vergleich weiche ferritische Grundmatrix. Im Fall von TRIP-
Stählen wird durch eine während einer Verformung ablaufende Gefügeumwandlung die Festigkeit
erst während der Verformung kontinuierlich gesteigert, wodurch hohe Verfestigungen bei gleichzei-
tig hohen Dehnungen erreicht werden. Hierzu wird im Rahmen der entsprechenden Glühbehand-
lung eine ferritisch-bainitische Grundmatrix eingestellt, in der fein verteilt Restaustenit vorliegt.
Während des Prozesses wird dazu ein Teil des Austenits so mit Kohlenstoff angereichert, dass er
bei Raumtemperatur stabil ist und erst mit der Umformung zu Martensit umklappt.
Zum Einstellen dieser Gefüge und damit einhergehend der mechanischen Eigenschaften ist der ent-
scheidende Schritt der Glühprozess des kaltgewalzten Bands. Für die Herstellung von Mehrpha-
senstählen erfolgt in diesem Fertigungsschritt nicht nur die Rekristallisation des verformten ferriti-
schen Gefüges, sondern auch die Einstellung der verschiedenen Phasenvolumengehalte und deren
Korngröße, -morphologie etc.. Bild 1 zeigt exemplarisch für den Glühprozess eines Dualphasen-
stahls und eines TRIP-Stahls die entsprechenden Umwandlungsprozesse im Gefüge. Durch die enge
Verzahnung von mehrphasigem Gefüge, den Produktionsparametern insbesondere des Glühprozes-
ses und den mechanischen Eigenschaften wird bei der Produktentwicklung von Mehrphasenstählen
die metallkundliche Analyse gezielt eingesetzt. Hierzu werden im Folgenden Beispiele aus der
TRIP-Stahl- und der Dualphasenstahlentwicklung erläutert. | .
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Bild 1: Umwandlungsprozesse im Gefiige wihrend der Kaltbandglithung von Dualphasenstihlen (links) und TRIP-
Stählen (rechts) [1]
