Projektmenu

Einleitung

Die Vermeidung von Oberflächenschäden ist ein wichtiger Aspekt während des Produktionsprozesses von Stranggussbrammen, da eine Beseitigung dieser Einschlüsse im Nachhinein mit hohen Kosten verbunden ist. Eine wirtschaftliche Produktion qualitativ hochwertiger Produkte verlangt deshalb einen optimalen Produktionsprozess. Dies erfordert ein besseres Verständnis von Mechanismen, die zur Bildung von Rissen im Material führen. In diesem Teil des Projektes werden an verschiedenen Stahlproben diverse Faktoren ermittelt und quantifiziert, welche die Hochtemperaturduktilität beeinflussen.

Ziele und Motivation

  • Heißrissbildung in Strangguss- und Verfestigungsprozessen
  • Laboruntersuchungen und numerische Simulation zum Einfluss diverser Prozessparameter auf die Rissbildung

Vorgehensweise

Im Zuge der experimentellen Simulation von Oberflächenrissbildungen beim Stranggießen werden der Erstarrungsvorgang und die thermische Vorgeschichte einer Probe angepasst. Die Oberflächen- und Untergrundfehler und deren Einfluss auf die Duktilität werden ebenfalls betrachtet. Proben werden durch Lichtmikroskopie, Elektronenmikroskopie sowie durch Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) und Atomsonden untersucht. Die Experimente werden mittels Berechnungstools simuliert und schließlich in die Level 2 Automation implementiert.

Um mehr über die Rissbildungsmechanismen während des Stranggießens und des darauffolgenden Warmwalzvorganges zu erfahren, wird die Ausbildung der Mikrostruktur durch optische Lichtmikroskopie und Rasterelektronenmikroskop (SEM) erforscht. Studien bezüglich Größe und Verteilung der Ausscheidungen werden mit Transmissionselektronenmikroskopen durchgeführt. Zur Simulation der thermokinetischen Prozesse, die im Material während der Messungen ablaufen, werden verschiedene Softwaretools angewandt.

Füllstoffe und Schweißmaterialien werden mittels dynamischer Differenzkalorimetrie (DSC) und Erstarrungsexperimenten untersucht. Parallel dazu werden Legierungen durch thermodynamische Datenbanken und durch die Verwendung von Tools zur Bestimmung der Phasenumwandlungskinetiken charakterisiert. Diese Informationen werden verwendet, um die Ergebnisse der Heißrissbildungsexperimente zu interpretieren. Darauf basierend soll ein innovatives zeit- und kostensparendes System entwickelt werden, mit dem die Neigung zur Bildung von Heißrissen vorhergesagt werden kann. Letztendlich kann dieses System behilflich sein bei der Optimierung bestehender Legierungskonzepte für Werkstoffe sowie bei der Entwicklung neuer Legierungssysteme mit verbesserter Heißrissbeständigkeit.

Ergebnisse und Anwendung

Der Fokus dieser Untersuchung wird auf die Analyse und die Beschreibung verschiedener Arten von Ausscheidungen und ihrer Kreuzkorrelation mit dem Mechanismus und der Eigenschaft des Duktilitätsverlustes im zweiten Duktilitätsminimum gelegt. Eine Methodik wird für eine qualitative Vorhersage der auf Simulationsergebnisse gestützten Duktilitätskurve gesucht. Deshalb werden die chemische Zusammensetzung, die Wärmebehandlung und Mikrostrukturaspekte berücksichtigt.

Bezüglich der Heißrissbildungsmechanismen ist das Hauptziel der Untersuchung die Identifizierung der Schlüsselparameter, die zu Rrissen an der Oberfläche und in oberflächennahen Bereichen während des Strangguss- und Warmwalzprozesses führen. Eine Methodik soll implementiert werden, um die Rissempfindlichkeit durch eine thermomechanische Behandlung von Labormustern zu quantifizieren.

Das erwartete Ergebnis ist ein besseres Verständnis der Rissbildungsmechanismen, einschließlich des Einflusses der Mikrostruktur und der Prozessparameter. Außerdem werden die der Stranggieß- und der Warmwalzvorgang im Labormaßstab simuliert.

Ein zeit- und kostensparendes Vorhersagesystem / -modell der „Heißrissneigung“ zur Anpassung von Füllstoffen für Schweißmaterialien soll entwickelt werden. Dieses System soll die strategische Ausrichtung liefern für Änderungen in der Zusammensetzung von Füllstoffen und Schweißmaterialien mit dem Ziel einer verbesserten Leistung des Warmwalzvorganges.