Thermomechanical Treatment Simulator
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Am Institut für Eisenhüttenkunde der RWTH Aachen University ist der Thermomechanical Treatment Simulator TTS 820 der Firma Bähr Thermoanalyse angeschafft und in Betrieb genommen worden. Dieses Gerät ermöglicht die Nachbildung des kompletten Warmwalzprozesses von einer kontrollierten Erstarrung über die Walzvorgänge bis hin zur Aufnahme der Phasenumwandlung nach geregelter Abkühlung. Hierfür stehen eine Aufschmelzeinheit, eine Zylinder- sowie Flachstaucheinheit und eine berührungslose Messung der Phasenumwandlung mittels Laser zur Verfügung. Aus den Flachstauchproben können anschließend Kerbschlagbiege- und Zugproben aus der umgeformten Zone entnommen werden, um den direkten Einfluss einer thermomechanischen Behandlung auf die mechanischen Eigenschaften bei Raumtemperatur untersuchen zu können. Die Analyse der Phasenumwandlung und der Mikrostruktur von warmgewalzten Dualphasen-Stählen erfolgte mit Hilfe dieses Gerätes im Schwerpunktprogramm „Algorithmen zur schnellen, werkstoffgerechten Prozesskettengestaltung und –analyse in der Umformtechnik“. Hier konnten die Vorgänge in der Walzstraße und der Kühlstrecke nachgebildet werden und so die im Projekt angestrebte mathematische Modellierung der Kühlstrecke einer Warmwalzanlage mit diesem Gerät experimentell unterstützt werden. Die Fließkurvenaufnahme an zylindrischen Proben, mit deren Hilfe man z.B. detaillierte Kenntnisse über Walzkräfte in einer Warmwalzanlage erlangt, konnte ebenfalls mit dem angeschafften Gerät erzielt werden. Daneben wurde das Gerät im Besonderen verwendet, um Prozesse im Bereich der Massivumformung nachzubilden. In den Aif-Zutech-Projekten „HDB-Schmiedestahl“ sowie „Schmiedestähle mit TRIP-Effekt“ wurde die Prozessführung zur gezielten Gefügeeinstellung nachgebildet. Für diese Schmiedesimulationen wurde die Flachstaucheinheit verwendet, mit der der Gesenkschmiedeprozess sowie aufgrund der induktiven Erwärmung die der Gesenkschmiedung anschließende geregelte Abkühlung prozessnah nachgefahren werden kann. Die hierbei durchgeführte gezielte Gefügeeinstellung dient der Korrelation mit den mechanischen Kennwerten, die im realen Schmiedebauteil erwartet werden können. Auch der im Bereich der Flachprodukte angewandte Quenching & Partitioning (Q&P) Prozess wurde mit Hilfe der TTS820 nachgebildet und mit mechanischen Eigenschaften verknüpft (ERS-Projekt: In situ Quenching-und-Partitioning von Hochleistungsstählen). Bei diesem Q&P-Prozess, bei dem ein schnelles Abkühlen unterhalb der Martensitstarttemperatur Ms erfolgt und anschließend wieder zur Umverteilung des Kohlenstoffs oberhalb Ms aufgeheizt wird, konnte mit Hilfe der vorhandenen Gaskühlung und induktiven Heizung nachgefahren werden und so weiter optimiert werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- “Numerical Cooling Strategy Design for Hot rolled Dual Phase Steel” Steel research international 81 (2010) Nr. 11, S. 1001-1009
P. Suwanpinij, N. Togobytska, U. Prahl, W. Weiss, D. Hömberg, W. Bleck
- „Entwicklung eines hochfesten duktilen bainitischen (HDB) Stahles für hochbeanspruchte Schmiedebauteile” Schmiede-Journal (2010) September, S. 28-31
C. Keul, M. Urban, A. Back, G. Hirt, W. Bleck
- „Influence of thermomechanical treatment on the bainitic microstructure and mechanical properties in 0.22% C high strength steels with different Cr contents” International Conference on Advanced Steels 2010 (ICAS2010), 4. 09.-11.11.2010, Guilin, China, FR018.pdf
C. Keul et al.
- „Modelling of Microstructure and Flow Stress Evolution during Hot Forging“ Steel research international 81 (2010) Nr. 12, S. 1102-1116(2010)
M. Mukherjee, U. Prahl, W. Bleck
- “New developments in the material and process design of forged components in the automobile industry” 3rd International Conference on Steels in cars and Trucks, 05.06. – 09.06.11, Salzburg, Austria
C. Keul, L. Mosecker, W. Bleck
- „Gefügeeinstellung in AFP-M und HDB Stählen für massivumgeformte Bauteile“ Tagungsband zum 26. Aachener Stahlkolloquium – Werkstofftechnik „Stahl Strukturen - Industrie-, Forschungs-, Mikro-, Bauteilstrukturen“, 19./20.05.2011, Aachen, W. Bleck (Hrsg.), Verlag Mainz, Aachen, 2011
C. Keul, B. Zeislmair, W. Bleck
- „Monitoring of Heat Treatment Processes with High Energy X-Rays“ Proc. CETAS2011: Progress in Analytical Chemistry & Materials Characterisation in the Steel and Metals Industries - The European Committee for the Study and Application of Analytical Work in the Steel Industry (CETAS2011), 17.-19.05.2011, Luxemburg
T. Rieger et al.
- „New Microalloyed Steels for Forgings“ 6th International conference on high strength low alloy steels, 31.05. – 02.06.11, Beijing, CHINA
W. Bleck, C. Keul
- „Phase-Field Modelling of Austenite Formation from a Ferrite plus Pearlite Microstructure during Annealing of Cold-Rolled Dual-Phase-Steel” Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 42A, August 2011-A7, S. 2516-2525
J. Rudnitzki, B. Böttger, U. Prahl, W. Bleck
- „Untersuchung des Quenching and Partitioning Prozesses durch in-situ Diffraktionsexperimente mit hochenergetischer Röntgenstrahlung“ Tagungsband zum 26. Aachener Stahlkolloquium – Werkstofftechnik „Stahl Strukturen - Industrie-, Forschungs-, Mikro-, Bauteilstrukturen“, 19./20.05.2011, Aachen, W. Bleck (Hrsg.), Verlag Mainz, Aachen, 2011
T. Rieger et al.
- “Fast algorithms for phase transformations in dual phase steels on the hot strip mill Run Out Table (ROT)” Autometform 2012, 14.-16.05.2012, Wroclaw, Poland
P. Suwanpinij, U. Prahl, W. Bleck, R. Kawalla
- „New bainitic Steels for Forgings” AutoMetForm 2012, 14.-16.05.2012, Wroclaw, Polen
C. Keul et al.
