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In-situ-Erfassung der Werkstoffumwandlung und Gefügeausbildung von Schmiedebauteilen im Abkühlpfad

Autoren:Bruchwald, O.; Frackowiak, W.; Bucquet, T.; Huskic, A.; Reimche. W.; Maier, H. J.
Kategorie:Zeitschriften/Aufsätze (reviewed)
Jahr:2015
Veröffentlichung:HTM Journal of Heat Treatment and Materials 70 (2015), S. 150-161
DOI:10.3139/105.110259

Abstract

In der AiF-Initiative „Leittechnologien für Morgen – Ressourceneffiziente Prozesskette für Hochleistungsbauteile – EcoForge“ wurde unter der Zielsetzung der Steigerung der Energieeffizienz und Ressourcenschonung eine verkürzte Schmiedeprozesskette für Hochleistungsbauteile, ausgerichtet auf den Leichtbau und eine inhärente Bauteilsicherheit, entwickelt. Ein Aspekt im Hinblick auf die Verkürzung der Prozesskette war dabei die sensorkontrollierte und gesteuerte bainitische Umwandlung hochfester, duktiler, bainitischer Stähle (HDB) direkt aus der Schmiedewärme. Im Rahmen des Teilprojektes „Sensorkontrollierte Werkstoffumwandlung“ wurde ein Bainitsensor-Prüfsystem mit einer speziell ausgerichteten, robusten Sensortechnik entwickelt, das die zerstörungsfreie und berührungslose In-situ-Erfassung der Werkstoffumwandlung sowie der Phasen- und Gefügeausbildung von Hochleistungsbauteilen aus Stahlwerkstoffen während der Abkühlung aus dem Austenitgebiet ermöglicht. In Kombination mit einer Abkühlung im Wasser-Luft-Sprayfeld konnte eine gesteuerte und individuell angepasste Abkühlung von Schmiedebauteilen direkt aus der Schmiedewärme und die gezielte Einstellung von Gefügen und Bauteileigenschaften realisiert werden. Durch den Einsatz des Bainitsensor-Prüfsystems lassen sich der Umwandlungsbeginn, der aktuelle Umwandlungsgrad und das Umwandlungsende – auch unter industriellen Randbedingungen – zuverlässig erfassen, die Gefügeausbildung von Ferrit-Perlit, Bainit und Martensit bereits im Abkühlpfad anhand charakteristischer Signalverläufe unterscheiden und klassifizieren sowie eine Quantifizierung der Gefügeanteile in Mischgefügen vornehmen. Aufgrund seiner Robustheit sowie der Möglichkeit, Messsignalverläufe online im Prozessablauf auszuwerten und Effekte wie Randentkohlung oder Verzunderung empfindlich nachzuweisen, ist das Prüfsystem neben der Erfassung der Werkstoffumwandlung zudem zur Online-Qualitätssicherung in industriellen Schmiede- und Wärmebehandlungslinien geeignet.