Substitution von Silizium durch Aluminium in High Ductility-Stählen

Im Automobilsektor liegen derzeit feuerverzinkte Dualphasen-Stähle mit hoher Streckgrenze und Zugfestigkeiten über 1000 MPa im Trend. Für eine optimale Ausnutzung des TRIP (Transformation Induced Plasticity) - Effekts muss eine ausreichend hohe Austenitmenge im Gefüge des Werkstoffes stabilisiert werden. Die gebräuchlichen Legierungen solcher Stähle weisen einen Silizumgehalt von über 0,8 % auf, wodurch die Karbidausscheidung während der isothermen Bainitbildung verhindert werden kann. Diese Siliziumgehalte führen beim Punktschweißen jedoch zur Rissbildung und sorgen durch sogenannte Pickelbildung an den Ofenrollen für eine schlechtere Oberflächenqualität.
Im Rahmen dieser Masterarbeit soll die Siliziummenge eines TRIP-Stahls reduziert werden und das Potential einer teilweisen Substitution von Silizium durch Aluminium und Chrom ausgelotet werden. Dazu wurden drei Legierungen aus 0.16 % Kohlenstoff, 2.3 % Mangan, 0.6 % Silizium, mit bzw. ohne Chrom, und variierendem Aluminiumgehalt (0.5-0.8 %) untersucht. In Dilatometerversuchen konnte ein reduziertes Karbidausscheidungsverhalten durch zulegiertes Aluminium gezeigt werden. Dadurch kann eine ausreichende Menge an Restaustenit bei Raumtemperatur stabilisiert und hohe Dehnungen erreicht werden. Produktionsähnliche Glühzyklen im Wärmebehandlungssimulators zeigten, dass mit 0,5 % Aluminium die gewünschten mechanischen Eigenschaften erreicht werden können. Das Zulegieren von Chrom hat keine nennenswerte Auswirkung auf die Restaustenitmenge, weil die Karbidausscheidung während der Bainitbildung nicht beeinflusst wird.