Wirkungsweise von Cu-Ausscheidungen auf das statische und zyklische Verfestigungsverhalten in nanostrukturiertem Stahl
Um die gewichtsoptimierte und zugleich betriebssichere Auslegung von Bauteilen zu gewährleisten, sind in vielen Anwendungsfällen hochfeste und zugleich defekttolerante Werkstoffzustände gefordert. In diesem Zusammenhang kann durch Kupferausscheidungen die Defekttoleranz von Stählen erhöht werden, indem das lokale Verfestigungsvermögen des Werkstoffs gesteigert wird.
Ziel dieses Projektes war es, die Ausscheidungszustände von Kupfer bei verschiedenen Kohlenstoffgehalten und Wärmebehandlungszuständen festzustellen und die Mechanismen zu beschreiben, die zu einer erhöhten Defekttoleranz führen. Mittels instrumentierter zyklischer Eindrinprüfung (PhyBaLCHT) wurden Wärmebehandlungszustände identifiziert, die unterschiedlich stärk ausgeprägte Verfestigungspotentiale aufweisen, weshalb Unterschiede hinsichtlich der jeweiligen Defekttoleranz zu erwarten waren. In hierauf aufbauenden Zug- und Ermüdungsversuchen konnte für alle untersuchten Kohlenstoffgehalte eine Steigerung von Zug- und Ermüdungsfestigkeit infolge der Ausscheidungsbildung von Cu festgestellt werden. Für die Varianten des niedrigkohlenstoffhaltigen Stahls ist ferner zu beobachten, dass die durch Cu-Ausscheidungsbildung induzierte Steigerung des Verfestigungsvermögens in erhöhter Defekttoleranz resultiert.
Dieses Projekt wird gemeinsam mit dem Institut für Eisenhüttenkunde der RWTH Aachen durchgeführt und finanziell durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.
Publikationen
B. Blinn, D. Görzen, M. Klein, D. Eifler, T. Beck:
PhyBaLCHT – Influence of indentation force on the results of cyclic hardness tests and investigations of comparability to uniaxial fatigue loading, International Journal of Fatigue 119, 2019, pp. 78-88
https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2018.09.025
H. Schwich, D. Görzen, B. Blinn, W. Bleck T. Beck:
Characterization of the precipitation behavior and resulting mechanical properties of copper-alloyed ferritic steel, Materials Science and Engineering: A 772, 2020, 138807
doi.org 10.1016/j.msea.2019.138807
D. Görzen, H. Schwich, B. Blinn, W. Bleck T. Beck:
Influence of different precipitation states of Cu on the quasi-static and cyclic deformation behavior of Cu alloyed steels with different carbon contents, International Journal of Fatigue 136, 2020, 105587
https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2020.105587
D. Görzen, H. Schwich, B. Blinn, W. Song, U. Krupp, W. Bleck, T. Beck:
Influence of Cu precipitates and C content on the defect tolerance of steels, International Journal of Fatigue 144, 2020, 106042