In der Stahlforschung wurde in den letzten Jahren viel in die Entwicklung sogenannter höher- und höchstfester Stähle investiert. Besonders intensiv wurden und werden in diesem Zusammenhang vor allem Dualphasen- und TRIP-Stähle sowie einige andere sogenannte Mehrphasen-Stähle untersucht. Das Gefüge von TRIP-Stählen setzt sich aus Restaustenit, Bainit und Ferrit zusammen. Beim TRIP-Stahl wird ein Effekt genützt, der auch im namensgebenden Akronym „TRIP“ (für Transformation Induced Plasticity (umformungsinduzierte Plastizität)) zum Ausdruck kommt: Bei der verformungsinduzierten Umwandlung des metastabilen Restaustenits in Martensit werden durch die Volumenzunahme und die Scherung geometrisch notwendige Versetzungen im umgebenden Ferrit induziert, der die Volumenexpansion und die Spannungen aufnehmen muss, die dadurch entstehen. Durch diese zusätzliche lokale Verfestigung wird die Gleichmaßdehnung zu höheren Dehnungswerten verschoben. Daher zeichnen sich TRIP - Stähle durch sehr hohe Festigkeit (hohe Streckgrenze und Zugfestigkeit) bei gleichzeitig guter Umformbarkeit (hohe Gleichmaß- und Bruchdehnung) aus. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden anhand von zwölf Stählen verschiedene Möglichkeiten zur Beeinflussung der mechanischen Eigenschaften von kaltgewalzten, niedrig legierten TRIP-Stählen untersucht, um ein besseres Verständnis der festigkeitssteigernden Mechanismen zu erhalten. Im ersten Abschnitt der Arbeit wurden zunächst die theoretischen Grundlagen und konventionelle Legierungs- und Wärmebehandlungskonzepte für kaltgewalzte TRIP-Stähle erläutert, sowie die während einer für TRIP-Stähle typischen Wärmebehandlung ablaufenden Phasenumwandlungen beschrieben. Außerdem wurde auf die Zusammenhänge zwischen der Mikrostruktur und den mechanischen Eigenschaften von kaltgewalzten TRIP-Stählen eingegangen. Der zweite Abschnitt enthält eine Übersicht über die Möglichkeiten und bereits näher untersuchten Ansätze zur Festigkeitssteigerung – Mischkristallhärtung, Erhöhung des Restaustenitgehalts, Mikrolegierung (höhere Festigkeiten durch Kornfeinung und Ausscheidungshärtung) und TRIP-Stähle mit alternativen Matrixvarianten. Der Einfluss der Legierungselemente auf den Phasenanteil des im α+γ – Zweiphasengebiet gebildeten Austenits sowie der gemäß dem T0-Konzept durch diffusionslose Umwandlung maximal erreichbare Kohlenstoffgehalt im Austenit wurden mittels thermodynamischer Berechnungen mit dem Programm ThermoCalc abgeschätzt. Im dritten Abschnitt der Arbeit, dem experimentellen Teil, wurden die Rekristallisationskinetik, die Auflösung von Zementit und die Austenitbildung anhand von Glühversuchen im α+γ – Zweiphasengebiet mit unterschiedlichen Halte-temperaturen und -zeiten und anschließendem Abschrecken in Wasser untersucht. Zusätzlich wurde die Wirkung der Legierungselemente auf das Umwandlungsverhalten während des Abkühlens studiert, indem Proben im Dilatometer nach vollständiger Austenitisierung mit verschiedenen Kühlraten auf Raumtemperatur abgekühlt wurden. Nach Auswertung dieser theoretischen und experimentellen Ergebnisse wurden die Bedingungen für die Glühbehandlung im α+γ – Zweiphasengebiet festgelegt. In Glühsimulationen und weiteren Dilatometerversuchen wurden der Einfluss der unterschiedlichen Kühlraten nach der interkritischen Glühung sowie der Parameter für das isotherme Halten in der Overagingzone auf die Mikrostruktur und die mechanischen Eigenschaften untersucht. Um die einzelnen Phasen im Gefüge der Proben im Lichtmikroskop möglichst genau unterscheiden zu können, wurde eine Ätzung mit Nital mit einer speziellen Farbätzung (nach Le Pera bzw. Klemm) kombiniert. Detailliertere Untersuchungen einiger ausgewählter Proben wurden im Transmissionselektronenmikroskop durchgeführt. Der Restaustenitgehalt der Proben aus den Glühsimulationen und den Dilatometerversuchen wurde mittels einer magnetischen Methode bestimmt. In Zugversuchen wurden die mechanischen Eigenschaften der Proben aus den Glühversuchen untersucht. Als wesentliche Schlussfolgerung aus den Ergebnissen dieser Arbeit lässt sich zusammenfassend feststellen, dass ein der Norm entsprechender TRIP 1000 mit den gewählten Legierungselementen herstellbar ist, wobei die spezifische Optimierung der Glühbehandlung für jede einzelne Legierungszusammensetzung auss     «

In der Stahlforschung wurde in den letzten Jahren viel in die Entwicklung sogenannter höher- und höchstfester Stähle investiert. Besonders intensiv wurden und werden in diesem Zusammenhang vor allem Dualphasen- und TRIP-Stähle sowie einige andere sogenannte Mehrphasen-Stähle untersucht. Das Gefüge von TRIP-Stählen setzt sich aus Restaustenit, Bainit und Ferrit zusammen. Beim TRIP-Stahl wird ein Effekt genützt, der auch im namensgebenden Akronym „TRIP“ (für Transformation Induced Plasticity (umfo...     »

During the last years steel research has been focussing on the development of low alloyed high strength steels. Particularly TRIP and dual phase steel grades and other multiphase steels have been subject to extensive investigation. The microstructure of TRIP steels is a compound of retained austenite, bainite and ferrite. Within these steel grades one takes advantage of an effect that is also reflected in the acronym “TRIP”: transformation induced plasticity. During transformation induced plasticity metastable austenite is transformed into martensite, which induces geometrical necessary dislocations to accommodate the resulting volume expansion and shear. Since this causes higher local hardening, the onset of plastic strain is delayed. Hence, TRIP steels exhibit high strength (high yield stress and tensile strength) together with good ductility (high uniform ductility and ultimate strain). Within the scope of this work twelve alloys with different compositions were investigated to highlight the possibilities of improving the mechanical properties of low alloyed, cold rolled TRIP steels and to achieve better understanding of the strengthening mechanisms. In the first part of the thesis the theoretical background and conventional alloying concepts were explicated and the phase transformations occurring during thermal treatment typical for TRIP steels are described. Additionally the issue of the mechanical properties associated with the microstructure was addressed. The second part of this work gives an overview on the possibilities and approaches towards increasing the strength of TRIP steels already investigated in detail: solid solution strengthening, increasing the austenite fraction, micro-alloying (strengthening by means of grain size reduction and precipitation hardening), and TRIP steels with alternative matrix variants. The influence of the alloying elements on the phase fraction of the austenite formed in the α+γ two-phase range and the maximum available carbon concentration in austenite by diffusionless transformation according to the T0-concept were calculated using ThermoCalc software. In the third, experimental section of the thesis the re-crystallisation kinetics, dissolution of cementite and the formation of austenite in the α+γ two-phase range were investigated on the basis of annealing experiments at different holding temperatures, various holding times, and subsequent quenching in water. Additionally the effects of the alloying elements were examined by cooling samples to ambient temperature in the dilatometer with different cooling rates after full austenitisation. According to the results of this theoretical and experimental studies, the conditions for the annealing in the α+γ two-phase range were fixed. Annealing simulations and further dilatometric experiments were conducted to reveal the influence of the cooling rate after the intercritical annealing and the parameters of the isothermal holding in the overaging-zone on the microstructure and the mechanical properties. To afford the clear distinction of the phases under the light optical microscope the samples were subjected to a special etching technique using Nital and Le Pera or Klemm - colour etchants. More detailed examination of selected samples was conducted by using transmission electron microscopy. The retained austenite fraction was determined by a magnetic method. Tensile testing was used to get information about the mechanical behaviour of the material. From the results of this work the conclusion can be drawn, that with the alloying elements implemented here a TRIP 1000 according to the standard can be achieved. Moreover, the optimisation of the annealing treatment has to be done carefully and specifically for each composition.     «

During the last years steel research has been focussing on the development of low alloyed high strength steels. Particularly TRIP and dual phase steel grades and other multiphase steels have been subject to extensive investigation. The microstructure of TRIP steels is a compound of retained austenite, bainite and ferrite. Within these steel grades one takes advantage of an effect that is also reflected in the acronym “TRIP”: transformation induced plasticity. During transformation induced plasti...     »