Sonderforschungsbereich 799 Teilprojekt C10: Mehrskalenmodellierung der thermomechanischen Eigenschaften von austenitischen TRIP/TWIP-Stählen unter Berücksichtigung von Textureffekten

Projektleiter

Prof. Dipl.-Ing. Björn Kiefer, Ph. D.

Bearbeiter

Dr.-Ing. Stefan Prüger, Dr.-Ing. Geralf Hütter

Motivation

Die bemerkenswerten technologischen Eigenschaften moderner Stähle wie etwa die Kombination aus hoher Festigkeit bei gleichzeitig hoher Duktilität in TRIP- und TWIP-Stählen — welche auch deren Attraktivität als Matrixmaterialien für die im DFG Sonderforschungsbereich 799  „TRIP-Matrix-Composite“ betrachteten Komposite erklärt — sind in einem komplexen mikrostrukturellen Verhalten begründet. Konkret ergibt sich dieses bei thermomechanischer Belastung durch die Wechselwirkung plastischer Deformationen mit einer diffusionslosen Austenit-Martensit-Phasentransformation. Die hier möglichen plastischen Verformungen des Austenits induzieren Heterogenitäten (Stapelfehler, Schnittpunkte von Gleitbändern, ...), welche mit ihren lokalen Spannungszuständen als Keimzellen für die Phasentransformation agieren. Auf diese Weise entstehen große Transformationsdehnungen weit unterhalb der theoretischen Grenze für die rein spannungsinduzierte Umwandlung. Gleichzeitig führt die Martensittransformation, die in TRIP-Stählen neben der Scherkomponente auch große Volumendehnungen aufweist, zu einer weiteren Plastifizierung oder — je nach Stapelfehlerdichte — Verzwilligung des Materials, da diese selbstakkommodierenden Mechanismen einen Abbau interner Spannungen ermöglichen. Es ist weiterhin zu beachten, dass sich die TRIP-Effekte in hoch- und niedriglegierten Stählen erheblich unterscheiden können. Für das geplante Forschungsvorhaben steht vor allem die werkstoffmechanische Beschreibung der durch diese Mikroskalenmechanismen induzierten Anisotropie des TRIP-Stahl-Verhaltens im Fokus.

Ziel

Das zentrale Ziel des TP C10 ist die Etablierung eines Modellierungswerkzeugs, welches die Anisotropie des
Materialverhaltens der TRIP/TWIP-Stahl-Matrixphase längenskalenübergreifend unter beliebiger
thermomechanischer Belastung abbildet. Auf der Einkristall- bzw. Kornebene werden sowohl die elastische
Anisotropie, als auch die Orientierungsabhängigkeit der inelastischen Eigenschaften berücksichtigt.

Förderung

Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) 2017 - 2020