Beschreibung der Umwandlungsplastizität auf Grund innerer Spannungen während der Phasentransformation des Stahles 100Cr6∗ : Modelle für den Einfluss innerer Spannungen auf die Umwandlungsplastizität

Kurzfassung

Der Verzug bei der Wärmebehandlung wird unter anderem den an verschiedenen Orten des Bauteils zeitlich unterschiedlich auftretenden Umwandlungsdehnungen zugeschrieben. Durch die schnelle Abkühlung des Bauteils entstehen infolge von Temperaturgradienten auch innere Spannungen im Bauteil. Diese Spannungen beeinflussen neben einer möglichen Überschreitung der Warmstreckgrenze und daraus entstehenden plastischen Verformungen auch das Umwandlungsverhalten des Werkstoffes. Zugspannungen führen im Allgemeinen zu einer Beschleuni-gung der Umwandlung und gleichzeitig zu einer Zunahme der Umwandlungsdehnung in Spannungsrichtung durch die sog. Umwandlungsplastizität. Es ist das Bestreben, durch Simulationsrechnungen eine Vorhersage des Verzugs und der erforderlichen Gegenmaßnahmen zur Verzugskompensation zu erhalten. Dazu ist es notwendig, das Werkstoffverhalten durch Modelle zu beschreiben, die wiederum in Finite-Elemente-Programme implementiert werden können. Für eine realistische Simulation ist es wichtig, Modelle zu entwickeln, die den Einfluss von Spannungen auf die Umwandlungsplastizität und die Umwandlungskinetik beschreiben. Dafür werden auf einem Gleeble-Umformdilatometer die inneren Spannungen durch äußere mechanische Spannun-gen simuliert. Dabei werden sowohl diffusionsgesteuerte als auch diffusionslose Umwandlungen unter dem Einfluss äußerer Spannungen untersucht. Verschiedene Literaturmodelle werden mit experimentellen Ergebnissen für den Werkstoff 100Cr6 verglichen.

Abstract

One reason for distortion during heat treatment are time dependent transformation strains of the part in different regions. Due to the rapid cooling internal stresses will be induced in the heat treated part. These stresses do not only cause plastic deformations in case of exceeding the hot yield strength, but also changes in the transformation behaviour of the material. In general, tensile stresses cause an acceleration of transformation and an increase of the transformation strain in this direction, due to the so called transformation plasticity.

It is important for a realistic simulation, that the influence of stresses on the transformation plasticity and transformation kinetic is considered in relevant models. Therefore, internal stresses were simulated by a Gleeble-dilatometer and the influence of external stresses during different transformations. The experimental results for 100Cr6 are compared with different models which were found in the literature.