The optimization of crash relevant automotive parts made of a Fe-0.13 C-1.4 Mn-1.2 Al dual phase (DP) steel and a Fe-0.22 C-1.6 Mn-1.3 Al transformation induced plasticity assisted (TRIP) steel by local hardening is investigated. The goal is to combine energy absorbing ductile regions in the front of the part with a high strength region near the passenger area within one part. To this end, sheet samples of DP 600 and TRIP 700 are locally hardened in a salt bath at an optimized annealing temperature and different annealing times. The results are compared to accompanying FEM simulations. Both steel grades are characterized not only by heterogeneous microstructures but also by gradients in the carbon distribution on a microscopic scale. Accordingly, the heat treatment is described by a model consisting of both phase transformation based on Johnson-Mehl-Avrami (JMA) kinetics as well as carbon diffusion depending on the phase proportions. Parameters are taken from earlier studies [1]. Comparison of simulated hardness profiles and measurements reveals that the model used in this study is suitable to predict the transition from the base material to the hardened region.
Die Optimierung crash-relevanter Automobilteile aus einem Fe-0.13 C-1.4 Mn-1.2 Al Dualphasen (DP)-Stahl sowie einem Fe-0.22 C-1.6 Mn-1.3 Al TRIP-Stahl (TRIP = transformation induced plasticity assisted) durch eine lokale Wärmebehandlung wurde untersucht. Die Idee ist, zähere Zonen im vorderen Teil, welche mehr Energie absorbieren können, mit härteren und festeren Bereichen im hinteren Teil, welche Verformungen im Bereich der Fahrgastzelle verhindern sollen, in einem Bauteil zu vereinen. Zu diesem Zweck wird die lokale Härtbarkeit von Proben der Werkstoffe DP 600 sowie TRIP 700 im Salzbad bei einer optimalen Glühtemperatur und verschiedenen Glühzeiten untersucht und die Ergebnisse mit begleitenden FEM-Simulationen verglichen. Beide Stahlsorten weisen nicht nur ein heterogenes Gefüge, sondern auch Mikroskalen-Gradienten im Kohlenstoffgehalt auf. Die Wärmebehandlung wird deswegen durch eine Kombination aus kohlenstoffabhängiger Phasenumwandlung nach dem Johnson-Mehl-Avrami-Ansatz (JMA) und phasenabhängiger Kohlenstoffdiffusion modelliert. Die Parameter wurden in einer früheren Untersuchung [1] auf der Basis von Dilatometerversuchen bestimmt. Härteprofile an den lokal gehärteten Proben, insbesondere im Übergangsbereich zwischen Ausgangsmaterial und gehärteter Zone, werden mit begleitenden FEM-Simulationen verglichen.