Inductive heat treatment of a 50CrMo4 steel- evolution of microstructure and mechanical properties

Publikationen: Thesis / StudienabschlussarbeitDissertation

Abstract

Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Einfluss einer schnellen Wärmebehandlung auf die resultierende Mikrostruktur und mechanischen Eigenschaften eines 50CrMo4 Vergütungsstahls. Schnelle Wärmebehandlungen, wie sie zum Beispiel bei der induktiven Wärmebehandlung vorkommen, können die Produktivität des Prozesses steigern und gleichzeitig die Energiekosten verglichen mit einer Ofenwärmebehandlung verringern. Diese Vorteile machen die induktive Wärmebehandlung zu einer attraktiven Alternative für die Industrie. Allerdings müssen die Einflüsse der Prozessparameter auf die Mikrostrukturentwicklung, wie auch auf die mechanischen Eigenschaften im Detail verstanden werden um den Prozess optimal nutzen zu können. Aus diesem Grund hat sich diese Studie intensiv mit dem Einfluss mehrerer Prozessparameter, wie Heizrate, Endtemperaturen und Ausgangsgefüge beschäftigt und die Mikrostukturentwicklung wurde mittels hochauflösender Methoden, wie Atomsondentomography und Raster- und Transmissionselektronenmikroskopie, analysiert. Auch die Erwärmung wurde vom Labormaßstab (Dilatometer) bis hin zu industrienahen Versuchen mit einem Induktionsgenerator variiert und analysiert. Jeder Prozessschritt wurde separat detailliert analysiert und es konnte gezeigt werden, dass ein schneller induktiver Vergütungsprozess zu einem erhöhten Harte/Zähigkeits Verhältnis im Vergleich zu einer konventionellen Ofenwärmebehandlung fuhren kann. Schnelles Austenitisieren mit hohen Heizraten (10-100K/s) führt zu einer inhomogenen Legierungselement Verteilung im Austenit, welche zu Verspannungen im Martensit fuhren. Diese Verspannungen im Martensit wirken sich beim folgenden Anlassschritt positiv auf das Harte/Zähigkeits Verhältnis aus, da mehr Keimstellen zur Karbidbildung zur Verfügung gestellt werden und die Karbide feiner ausgeschieden werden können. Die Ergebnisse dieser Arbeit können maßgeblich dazu beitragen, dass induktive Prozesse noch besser gesteuert werden können und eine höhere Produktivität erreicht werden kann ohne bei den Materialeigenschaften Abstriche machen zu müssen.

Details

Titel in ÜbersetzungInduktive Wärmebehandlung eines 50CrMo4 Vergütungsstahles - Entwicklung der Mikrostruktur und der mechanischen Eigenschaften
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
StatusVeröffentlicht - 2018