Fachartikel

Hochfester und kaltumformbarer austenitischer Stahlguss mit TRIP/TWIP-­Eigenschaften
von Andreas Knoch, Freiberg

Es wird ein neuer austenitischer Stahlguss vom Typ G-X4CrMnNi16-7-6 bzw.  G-4CrMnNi16-7-7 vorgestellt, der aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung eine relativ niedrige Austenitstabilität gegenüber dem ε- und α’-Martensit und gleichzeitig eine niedrige Stapelfehlerenergie aufweist. Beide Einflussgrößen sind verantwortlich dafür, dass unter Beanspruchungsbedingungen ein TRIP/TWIP-Effekt (Transformed induced Plasticity/Twinning induced Plasticity) hervorgerufen wird. Als Folge des TRIP/TWIP-Effekts kommt es zur Überlagerung unterschiedlicher Deformationsprozesse im Austenit, wie der Versetzungsgleitung, der verformungsinduzierten Bildung von ε- und α’-Martensit bzw. der verformungsinduzierten Zwillingsbildung.

Austenitisches Gussgefüge des Stahls G-X4CrMnNi16-7-7 und daraus hergestellte Platinen und Bleche unterschiedlicher Dicke nach  entsprechender Kaltumformung bei Raumtemperatur.
Bild: Austenitisches Gussgefüge des Stahls G-X4CrMnNi16-7-7 und daraus hergestellte Platinen und Bleche unterschiedlicher Dicke nach entsprechender Kaltumformung bei Raumtemperatur. (Foto: TU BA Freiberg)

Aufgrund der Plastizitätseffekte lässt sich der Stahlguss ausgezeichnet bei und oberhalb der Raumtemperatur kaltumformen, obgleich ein grobes Primärgefüge und eine grobe Dendritenausbildung vorliegen. Es wird gezeigt, dass durch Ziehen und Walzen hohe Umformgrade auch ohne jegliche Zwischenglühung erreicht werden. Durch die Kaltumformung verfestigt der Stahlguss. Im Gefüge werden ε- und α’-Verformungsmartensit sowie Verformungszwillinge gebildet. Durch plastische Vordehnungen werden die Festigkeitseigenschaften auf Kosten der Verformungseigenschaften übermäßig angehoben. Auf diese Weise gelingt es, hochfesten Stahlguss mit noch relativ hohen Verformbarkeitskennwerten zu generieren. Leichtbauteile aus Stahlguss mit exzellenten Crasheigenschaften und erhöhtem Verschleißwiderstand sind so zukünftig herstellbar.

Prof. Dr.-Ing. habil. Andreas Weiß und Dipl.-Ing. Marco Wendler, Institut für Eisen- und Stahltechnologie der TU Bergakademie Freiberg, Freiberg, Dr.-Ing. Heiner Gutte, Deutsches Energierohstoff-Zentrum der TU Bergakademie Freiberg, Prof. Dr.-Ing. habil. Horst Biermann, Institut für Werkstofftechnik der TU Bergakademie Freiberg


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