Legierungs- und Gefügedesign von austenitischem Cr-Ni-Cu-N-Stahlguss mit TRIP/TWIP-Eigenschaften zur Kaltmassivumformung

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Horst Biermann; Professorin Dr.-Ing. Verena Kräusel; Dr.-Ing. Marco Wendler
• Fachliche Zuordnung: Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen ; Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 449797210

Ziel des Projektes ist die Konzeption, Herstellung und Erforschung eines Kupfer-legierten, austenitischen, nichtrostenden Cr-Ni-Cu-N-Stahlgusswerkstoffes mit TRIP/TWIP-Eigenschaften, welcher prozessstufenarm ohne Warmumformung mittels Querwalzen zu Probekörpern kaltmassiv umgeformt werden soll. Die Zugabe von Kupfer erhöht die Stapelfehlerenergie des Austenits und verbessert die Kaltumformbarkeit indem es das verformungsinduzierte Martensitbildungsvermögen des Austenits verringert. Weiterhin soll eine Reduzierung der Legierungskosten durch eine teilweise Substitution des kostenintensiven Nickels mit den ebenfalls Austenit stabilisierenden Elementen Kupfer und Stickstoff realisiert werden. Ein weiteres Ziel ist es, zum einen Kupfer-haltige Ausscheidungen zur erzeugen, die zur Teilchenhärtung des Austenits beitragen, sowie zum anderen Wärmebehandlungsparameter zu definieren, bei denen die Bildung der ε-Kupfer-Phase teilweise bzw. vollständig unterdrückt werden kann.Mit Hilfe eines maßgeschneiderten Legierungsdesigns sollen die während der Kaltmassivumformung im Austenit ablaufenden Deformationsmechanismen (TRIP/TWIP-Effekt, planare Versetzungsgleitung) gezielt ausgelöst werden, um eine optimale Kaltumformbarkeit zu gewährleisten. Darüber hinaus erfolgt nach der Kaltmassivumformung eine prozessbegleitende Charakterisierung des Martensitbildungsvermögens sowie der Mikrostruktur.Einen weiteren Schwerpunkt stellt die Herstellung und Erforschung kaltmassiv umgeformter und zusätzlich rekristallisierter Probekörper aus Cr-Ni-Cu-N-Stahlguss dar. Mit Hilfe einer Rekristallisationsglühung im Bereich von 700 °C soll das ursprünglich grobe austenitische Stahlgussgefüge ohne jegliche Warmumformung in ein (ultra)feinkörniges austenitisches Gefüge (FG, UFG) überführt werden. Eine umfangreiche Charakterisierung des temperatur- und dehnratenabhängigen sowie des zyklischen Verformungsverhaltens steht ebenfalls im Fokus der Forschungsaktivitäten. Die Kaltumformung des Stahlgussmaterials hat den wesentlichen Vorteil einer verkürzten Prozesskette, was zu einer beachtlichen Energieeinsparung, zur Steigerung der Produktivität und der wirtschaftlichen Effizienz führt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen