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Modellierung der Ausscheidungsbildung in hochmanganhaltigen Stählen

Schwanke, Christoph

Diese Arbeit behandelt die Thematik der Ausscheidungsbildung in hochmanganhaltigen Stählen. Dabei wird der Fokus auf die Modellierung des Ausscheidungsprozesses gelegt, der maßgeblich von der Zusammensetzung des Materials, sowie von der thermischen und mechanischen Behandlung des Stahls abhängt. Da hochmanganhaltiger Stahl sehr interessante Eigenschaften, wie ein hohes Verfestigungspotential bei gleichzeitig guten Zähigkeitswerten aufweist, besteht neben dem wissenschaftlichen, auch ein wirtschaftliches Interesse, diesen Werkstoff genauer zu untersuchen. Durch die Steuerung des Ausscheidungsprozesses wird eine Erhöhung der Streckgrenze erzielt, die den Übergang zum plastischen Werkstoffverhalten markiert. Ziel der Arbeit ist es, ein physikalisches Modell der Ausscheidungsbildung zu erstellen, das den Prozess möglichst ohne die Verwendung von empirischen Werten abbildet. Dadurch wird erreicht, dass das Modell durch geringe Anpassungen auch auf weitere Werkstoffgruppen ausgeweitet werden kann. Das Modell benutzt die Daten der thermodynamischen Berechnungssoftware ThermoCalc, um den Gleichgewichtszustand der Werkstoffe berechnen zu können. Die Modellierungsergebnisse werden mit Ergebnissen aus verschiedenen Ausscheidungsversuchen verglichen, so dass das Modell damit verifiziert werden kann. Diese Dissertation entstand im Rahmen des RFCS-Projektes "Precipitation in high manganese steels". Auszüge wurden bereits auf der HMnS-Konferenz in Aachen präsentiert .

This thesis deals with the topic of precipitation in high-manganse steels. Focus is set on the modelling of the precipitation process, which depends mainly on the composition of the material, as well as on the thermal and mechanical treatment. The great properties of high-manganese steels, like a huge strain hardening potential in combination with excellent ductility, qualify this material as an intresting choice for further investigations. Meanwhile there are economic factors which also set the focus on the development of this material. By controlling the precipitation process during all stages of production it is possible to increase the low yield strength of the material. Therefore a physical based model will be developed in this thesis, which is able to forecast the precipitation state using only a small number of empirical variables. The usage of a physical model enables oncoming scientist to adapt the model to more material groups. To calculate a precipitation reaction, a high amount of thermodynamic data is necessary. ThermoCalc is used to provide this information. The results of the simulation are compared to the results of various precipitation experiments. A good agreement is shown in most of the cases. This thesis was developed in therms of the RFCS-project "Precipitation in high manganese steels". Some aspects of the thesis were presented at the HMnS-conference in Aachen.

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Schwanke, Christoph: Modellierung der Ausscheidungsbildung in hochmanganhaltigen Stählen. 2016.

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