Bild 2: Anlassschaubild des Werkstoffs LHD-P2 TECHNOLOGIE UND WISSENSCHAFT Bild 3: Mechanische Kennwerte der Achsschenkel aus dem Stahl LHD-P2 LHD-P2 Ausgang 32 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 0 20 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Anlasstemperatur bei 1h Haltezeit °C Rm Rp0,2 KV A5 A5 % A5 % LHD-P2 Achsschenkel P1 W1 W2 V2 V2+Salz 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Rp0,2 und Rm N/mm² Varianten Rm Rp0,2 KV A5 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 KV J 32 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 P1: Beschleunigtes Abkühlen mit einem Ventilator nach Ablegen mehrerer Teile auf einer Palette V2: Beschleunigtes Abkühlen einzelner Achsschenkel auf einem Ventilator liegend bis Raumtemperatur V2+Salz: Beschleunigtes Abkühlen einzelner Achsschenkel auf einem Ventilator liegend auf etwa 200 °C mit anschließender Anlassbehandlung im Salzbad bei 200 °C für 1 Stu nde W2: Beschleunigtes Abkühlen unter einer Wasserdusche bis Raumtemperatur W1: Beschleunigtes Abkühlen unter einer Wasserdusche bis 130 °C mit anschließender Abkühlung an ruhender Luft C Si Mn P S Al Cr Ni Ti B N Rp0,2 und Rm N/mm² 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 KV J LHD-P2 0,18 0,50 3,85 0,01 0,01 0,027 0,09 0,11 0,046 0,0058 0,0078 der Schmiedewärme ein bainitisches Gefüge ausbilden. Obwohl diese Stähle die mechanischen Eigenschaften und insbesondere die Duktilität der AFP-Stähle deutlich übertreffen, treten andere Herausforderungen auf. So kann sich das Streckgrenzenverhältnis durch eine unzureichende Kontrolle des Abkühlprozesses verschlechtern. Für diese Stahlgruppe ist daher eine genaue Temperaturkontrolle beim Herstellprozess bis hin zur Umgebungstemperatur notwendig, sodass diese Stähle in Abhängigkeit der Kundenanforderungen nur bauteilspezifisch und nicht in der Bandbreite der Vergütungs oder AFP-Stähle eingesetzt werden können. VORGEHENSWEISE Das Ziel des Forschungsvorhabens, über welches hier berichtet wird, ist die Entwicklung von lufthärtenden Schmiedestählen mit erhöhten Mangangehalten (drei bis zehn Gewichtsprozent). Um den Rohstoffeinsatz möglichst gering zu halten, wurden Legierungssysteme Fe-C-Mn-Si untersucht. Ergänzend wurden auch Variationen mit Titan, Bor sowie Molybdän aufgegriffen und analysiert. Das neue Werkstoffkonzept soll mit dem kommerziell weit verbreiteten Vergütungsstahl 42CrMo4 konkurrieren Tabelle 1: Chemische Zusammensetzung (in Massen-%) der Pilotschmelze LHD-P2 und vergleichbare Festigkeits, Duktilitäts und Zähigkeitswerte aufweisen. Als Ziel soll eine Zugfestigkeit größer 1.200 N/mm², eine Dehngrenze größer 940 N/mm², eine Bruchdehnung größer 10 Prozent und eine Kerbschlagbiegearbeit bei Raumtemperatur größer 30 J erreicht werden. Die neuen Legierungskonzepte wurden im Labor erstellt und untersucht. Ausgehend von den Ergebnissen der Legierungskonzepte aus dem Labormaßstab, wurde eine Pilotschmelze im Industriemaßstab (zweimal 2,8 t) erstellt. Diese wurde zu Halbzeugen und Demonstratorteilen weiter verarbeitet und untersucht. Die chemische Zusammensetzung der Pilotschmelze LHD-P2 ist in Tabelle 1 gezeigt. UMWANDLUNGSVERHALTEN UND MIKROSTRUKTUR Zur Beschreibung des Gefüges nach der Abkühlung aus dem Austenit wurden Zeit-Temperatur-Umwandlungs-Schaubilder (ZTU-Schaubilder) herangezogen. Das ZTU-Schaubild des Stahls LHD-P2 ist in Bild 1 dargestellt. Die kritische t8/5 Zeit beträgt 1.350 Sekunden. Die Korngröße, die sich während der Austenitisierung bei 950 °C einstellt, beträgt im Mittel 26 μm, 52 massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2016
massivUMFORMUNG September 2016 01
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