Warmumformsimulation mit "WUMSI" Ultrafeinkörnige Stähl

Kaspar, R.

Ponge, D.

Raabe, D.

Song, R.

German

MPG.PuRe

Max-Planck-Institut für Eisenforschung GmbHUltrafeinkörnige StähleD. Ponge, R. Song, R. Kaspar, D. RaabePresented as lecture on the Max-Planck Hot Forming Conference Dec. 5th 2002 at the Max-Planck-Institut für EisenforschungGliederung?Warmumformsimulation mit „WUMSI“?Ultrafeinkörnige StähleGliederung?Warmumformsimulation mit „WUMSI“?Ultrafeinkörnige StähleDer WarmUMformSImulatorUMSIIWWUMSIAbkühlenlAustenitisierent iti iInduktionsspuleAblauf einer WarmumformsimulationAblaufUmformungfs/K400Ts/K0 ≤≤ &Ausgangsmateriali lFlachstauchversuchFlachstauch1. SchlaglFlachstauchversuch2. SchlaglFlachstauchversuch3. SchlaglFlachstauchversuch4. SchlaglFlachstauchversuchFlachstauchversuchMinimale Pausen-zeit: 50ms i i l  -it:  ϕmax=2,5 ,  ϕmax=100s-1-FilmZugprobenKerbschlag-probenlSchliffliNach WUMSI-Simulation:Bestimmung der mechanisch-technologischen Eigenschaften möglich ! I i l ti :ti   it l i  i ft  li  !SekundärprobenSekundärprobenGliederung?Warmumformsimulation mit „WUMSI“?Ultrafeinkörnige StähleWarum sind ultrafeinkörnige Stähle interessant ?Ultrafeinkörnige StähleNormalisieren Ultrafeines Kornl i  TMCPFerritkorngröße,  dF (µm)40          10       5        3                                 12 6      10       14      18       22      26      30      34dF-1/2 (mm-1/2)900800700600500400300200Streckgrenze ReH(MPa)mech./tech. Eigenschaften? StreckgrenzeÜbergangs-temperatur (0C)(50% FATT)0- 80- 40-120-160-200-240? Übergangs-temperaturÜbergangstempReH bzw. Rp0,2, MPa nach Nagai200 300 400 500 600 700%C%Mn%Si5%N0µmStahl:0,1%C0,7%Mn0,2%Si0,005%NdF=10µmmech./tech. EigenschaftendF: 2 ?1µmdF: 5 ?2µmdF: 10 ?5µmMn: 0,7 ?3,0%N: 0,005 ?0,02%Si: 0,2 ?1,0%Streckgrenzemech./tech. Eigenschaften0,00 0,05 0,10 0,15 0,250,20 0,301000200300400500600σ, MPaε, %Probleme/Herausforderungen ...geringe Verfestigungi  i„Konventioneller“ StahlUltrafeiner FerritVerfestigungWie stellt man ultrafeinkörnigen Stahl her ?HerstellungHerstellungHohe Anforderungen bei neuen Routen- schnelles Abkühlen/Aufheizenschwierig für industrielle Großproduktion !Niikura et al.Ar3Ar1Ac3Ac1Umformung von unterkühltem γUmformung im MehrphasengebietRückumwandlung durch Umformwärme- enge Prozessfenster- hoher Umformgrad pro StichUnter-kühlung Umform-wärmehoher UmformgradLabor Routen? Feine und homogene Verteilung von Zementit(Erhöhung der Verfestigung, Stabilität)Ziele unserer Entwicklung? Anwendbar für industrielle Produktion? Ultrafeines Korn in nicht legierten C-Mn-Stahl(keine Legierungskosten, gut zu recyclieren)? Zusammenhänge Gefüge-Eigenschaften in ultrafeinen Stählen0,0010,030,0030,0030,760,220,310,3%CNAlSPMnSiCZielevorhandene WarmbreitbandstrasseHaspelAuslaufrollgangKühlungPony Mill - Konzeptnach VAIPonyMillHaspelnAbwickelnErwärmung vor Halbwarmwalzen Erwärmung nach HalbwarmwalzenBund-TransferPony Mill„Perlit-Route“PFAr3Warmumformung (Warmbreitbandstraße) Simulation des HaspelnsHalbwarmumformung(nach Umwandlung γ?α)Stauchen(PonyMILL)UmwandlungExperimentelle RoutenStauchversucheGefügeHärteprüfungbisher:ab 2003:Experimente1µm 2µmPerlit1µmVoreutektoider FerritStauch-umformungGefügeentwicklung während Halbwarmumformung (Perlit-Route)1µm1Umformstarttemperatur 6000Cf t tt t  ? feines Ferritkorn ? polygonales Ferritkorn ? homogene Verteilung von Zementiti il l iiliTypische Gefüge1 µm 73% Großwinkelkorngrenzen (Θ≥15°)27% Kleinwinkelkorngrenzen (Θ<15°)Typische GefügeMikrohärte für 3 Routen* Umformtemperatur (PR and BR II) oder simulierte Haspeltemperatur (BR I)480 520 560 600 640 680 720140160180200220240260Perlit-RouteBainit-Route I2,21µm1,96µm0,92µm1,53µm1,34µm1,15µm1,25µmBainit-Route IIHärte,  HV0,1  Temperatur*,  0Cnur Großwinkel-korngrenzen (Θ≥150) berücksichtigt i l  i ti t? Feine und homogene Verteilung von ZementitZusammenfassung? Ultrafeines Korn in nicht legierten C-Mn-Stahl ??? Anwendbar für industrielle Produktion ?Zusammenfassung

Ultrafeinkörnige Stähle

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