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Anwendung vonAnwendung von ThermoThermo--CalcCalc und und DICTRA am Institut für Eisenhüttenkunde DICTRA am Institut für Eisenhüttenkunde

der RWTH Aachender RWTH Aachen

1. Thermo-Calc & DICTRA AnwendertreffenAachen, 12.-13. Juni 2003

G. Pariser, W. Bleck

Institut für Eisenhüttenkunde der RWTH Aachen

Gliederung

1. Das Institut für Eisenhüttenkunde1. Das Institut für Eisenhüttenkunde

2. 2. ThermoThermo--CalcCalc in der Lehrein der Lehre

3. 3. ThermoThermo--CalcCalc AnwendungsbeispieleAnwendungsbeispiele

4. DICTRA Anwendungsbeispiele4. DICTRA Anwendungsbeispiele

Name des Faches: Metallische Werkstoffe

Art des Faches: Basisfach / Leistungsnachweis gemäß § 16 (1) 7

Koordinator: BleckPrüfung: schriftlich; verantwortlich gegenüber ZPA: BleckDauer der Klausur: 3 Zeitstunden (Basisfach) /

1,5 Zeitstunden (Leistungsnachweis)

Prüfer: Bleck, KaysserLehrveranstaltungen:• Bezeichnung im Vorlesungsverzeichnis: Metallische Werkstoffe (Eisenwerkstoffe) V2

1.4010Angeboten im SSTermin: Di, 8:15 – 9:45 Uhr H222

Dozent: BleckInhalt: Physikalische Eigenschaften von Eisen und Stahl; Substitutionelle und interstitielle Lösung;

Ausgesuchte binäre und tertiäre Systeme; Anwendungsbeispiele: unlegierte Stähle, weich-

magnetische Stähle, rostfreie Stähle; Phasenumwandlungen: Ausscheidung und Alterung, Perlit,

Bainit, Martensit; Wärmebehandlung von Stahl; Herstellung von Stahlprodukten: Stranggießen,

Warmwalzen, Kaltwalzen, Glühen und Oberflächenveredeln

• Bezeichnung im Vorlesungsverzeichnis: Metallische Werkstoffe (Eisenwerkstoffe) Ü1

4.4011Angeboten im SSTermin: Mi, 15:45 - 17:15 Uhr 14-tägig H222

Dozent: Bleck und Wissenschaftliche Mitarbeiter

Inhalt: Die oben beschriebene Vorlesung wird durch eine praxisorientierte Übung ergänzt. Diese

umfaßt die Gebiete der Austenitumwandlung, der Wärmebehandlung, des Vergütens, der ZTU/ZTA-

Diagramme sowie das Gebiet der Alterung.

Anmeldungund (Basisfach) / oder (Leistungsnachweis gemäß § 16 (1) 7)

• Bezeichnung im Vorlesungsverzeichnis: Metallische Werkstoffe (Nicht-Eisenwerkstoffe) V2

1.4340Angeboten im SSTermin: Mi, 11:45 - 13:15 Uhr H218Dozent: KaysserInhalt: Werkstoffauswahlkriterien, Aluminiumlegierungen, Titanlegierungen, Magnesiumlegierungen,

Kupferlegierungen, Superlegierungen, hochschmelzende Metalle, Hartstoffe und Hartstoffverbunde,

Magnetwerkstoffe, Verbund werkstoffdesign• Bezeichnung im Vorlesungsverzeichnis: Metallische Werkstoffe (Nicht-Eisenwerkstoffe) Ü1

4.4341Angeboten im SSTermin: Blockveranstaltung bei der DLR, ganztägig, nach Vereinbarung

Dozent: Kaysser, Wissenschaftliche Mitarbeiter

Inhalt: praxisorientierte Übung zur Vorlesung

Anmeldung / Teilnahmepflicht

Inhaltsverzeichnis

Basisfach: Metallische Werkstoffe (Bleck) 3

Metallurgie und Recycling (Senk) 4

Vertiefungsfach I: Werkstoffwissenschaften Stahl (Bleck) 5

Stahlmetallurgie (Senk) 8

Vertiefungsfach II: Werkstoffvertiefung/Oberflächentechnik (Bleck) 10

Werkstoffvertiefung/Werkstoffprüfung (Bleck) 13

Oberflächentechnik und spezielle Anwendungen(Bleck) 15

Metallurgie von Eisen und Stahl (Senk) 17

Vertiefungsfach III: Oberflächentechnik (Bleck) 19

Herstellung von Stahlprodukten (Bleck) 20

Schweißtechnik und werkstoffkundliche Problemebeim Schweißen von Stahl (Bleck) 21

Korrosion und Schadensuntersuchungen (Bleck) 22

Qualitätsmanagement Stahl (Bleck) 23

Alternative Stahlerzeugungsverfahren (Senk) 24

Primär- und Sekundärrohstoffwirtschaft (Senk) 25

Nichttechnisches Wahlpflichtfach:

Bitte aktuellen Fächerkatalog erfragen 26

Ausgabe 04/02

• Stahl ist und wird auch in Zukunft die wichtigste metallische Werkstoffgruppe sein.

• Mehr als 2000 verschiedene Stähle werden derzeit für strukturelle und funktionelle Anwendungenhergestellt. Ein Großteil dessen wurde in den letzten 10 Jahren modifiziert oder neu entwickelt.

• Lehre und Forschung sind produkt- und prozessbezogen ausgerichtet.

• 75% aller Projekte bieten unmittelbaren Industriebezug.

Informationen für Studierende:

Studienangebot am

Institut für Eisenhüttenkunde (IEHK)

www.iehk.rwth-aachen.de

Stand: Sommersemester 2002

Informationen:

Dipl.-Ing. Raimund Bülte (Veranstaltungen Prof. Bleck), R. 110,

Tel.: 0241-80-95810, E-Mail: [email protected]

Dipl.-Ing. Gunnar Böttcher (Veranstaltungen Prof. Senk), R. 113a,


Diese Information ist in der Bibliothek, R. 209 erhältlich oder

im Internet unter:

www.iehk.rwth-aachen.de ⇒ StudiumStudienangebot IEHK SS02.doc

RHEINISC H-

WESTFÄLISCHE

TECHN ISCHE

HOCH SCH ULE

AACH EN

Institut für Eisenhüttenkunde

Übersicht Institut für Eisenhüttenkunde

Institut für EisenhüttenkundeInstitut für Eisenhüttenkunde

Arbeitsgebiet und aktuelle Forschungsschwerpunkte:Arbeitsgebiet und aktuelle Forschungsschwerpunkte:Lehre und Forschung auf dem Gebiet der Eisen- und StahlwerkstoffeErarbeitung neuer Produktionsverfahren für die StahlherstellungEntwicklung neuer Werkstoffe mit verbesserten EigenschaftenVorhersagen des Verhaltens von Stahlbauteilen

Institutsleiter: Prof. Dr.-Ing. W. BleckWerkstofftechnik: Prof. Dr.-Ing. W. Bleck

Metallurgie von Eisen und Stahl: Prof. Dr.-Ing. D. SenkAkademischer Rat.: Dr.-Ing. G. Heßling

Personal:Personal:2 Professoren 6 Auszubildende49 wissenschaftliche Mitarbeiter (9 Planstellen) 65 studentische Hilfskräfte45 nichtwissenschaftliche Mitarbeiter (27 Planstellen) 10 StipendiatenDrittmittel:Drittmittel:ca. 3-4 Mio. €/Jahr

Struktur des Institutes für Eisenhüttenkunde

Ressourcen Energie & Umwelt

Metallurgie

METALLURGIEVON EISEN UND STAHL

Univ.-Prof. Dr.-Ing. D. Senk(Univ.-Prof. Dr.-Ing. H.-W. GudenauUniv.-Prof. Dr.-Ing. T. El Gammal)

WERKSTOFFTECHNIKUniv.-Prof. Dr.-Ing. W. Bleck

(Univ.-Prof. Dr. rer. nat. Dr.-Ing. e.h. W. Dahl)

Werkstoff-eigenschaften und

-anwendung

Bauteilsicherheit und

Bruchmechanik

Oberflächen-technik und Korrosion

Werkstoff-behandlung und

ProzesssimulationRecycling

Institut für EisenhüttenkundeInstitutsleiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. W. Bleck

Stellvertreter: Dr.-Ing. G. Heßling

Rheinisch-WestfälischeTechnischeHochschuleAachen

2. Thermo-Calc in der Lehre

Name des Faches: Metallische Werkstoffe

Art des Faches: Basisfach / Leistungsnachweis gemäß § 16 (1) 7

Koordinator: BleckPrüfung: schriftlich; verantwortlich gegenüber ZPA: BleckDauer der Klausur: 3 Zeitstunden (Basisfach) /

1,5 Zeitstunden (Leistungsnachweis)

Prüfer: Bleck, KaysserLehrveranstaltungen:• Bezeichnung im Vorlesungsverzeichnis: Metallische Werkstoffe (Eisenwerkstoffe) V2

1.4010Angeboten im SSTermin: Di, 8:15 – 9:45 Uhr H222

Dozent: BleckInhalt: Physikalische Eigenschaften von Eisen und Stahl; Substitutionelle und interstitielle Lösung;

Ausgesuchte binäre und tertiäre Systeme; Anwendungsbeispiele: unlegierte Stähle, weich-

magnetische Stähle, rostfreie Stähle; Phasenumwandlungen: Ausscheidung und Alterung, Perlit,

Bainit, Martensit; Wärmebehandlung von Stahl; Herstellung von Stahlprodukten: Stranggießen,

Warmwalzen, Kaltwalzen, Glühen und Oberflächenveredeln

• Bezeichnung im Vorlesungsverzeichnis: Metallische Werkstoffe (Eisenwerkstoffe) Ü1

4.4011Angeboten im SSTermin: Mi, 15:45 - 17:15 Uhr 14-tägig H222

Dozent: Bleck und Wissenschaftliche Mitarbeiter

Inhalt: Die oben beschriebene Vorlesung wird durch eine praxisorientierte Übung ergänzt. Diese

umfaßt die Gebiete der Austenitumwandlung, der Wärmebehandlung, des Vergütens, der ZTU/ZTA-

Diagramme sowie das Gebiet der Alterung.

Anmeldungund (Basisfach) / oder (Leistungsnachweis gemäß § 16 (1) 7)

• Bezeichnung im Vorlesungsverzeichnis: Metallische Werkstoffe (Nicht-Eisenwerkstoffe) V2

1.4340Angeboten im SSTermin: Mi, 11:45 - 13:15 Uhr H218Dozent: KaysserInhalt: Werkstoffauswahlkriterien, Aluminiumlegierungen, Titanlegierungen, Magnesiumlegierungen,

Kupferlegierungen, Superlegierungen, hochschmelzende Metalle, Hartstoffe und Hartstoffverbunde,

Magnetwerkstoffe, Verbundwerkstoffdesign• Bezeichnung im Vorlesungsverzeichnis: Metallische Werkstoffe (Nicht-Eisenwerkstoffe) Ü1

4.4341Angeboten im SSTermin: Blockveranstaltung bei der DLR, ganztägig, nach Vereinbarung

Dozent: Kaysser, Wissenschaftliche Mitarbeiter

Inhalt: praxisorientierte Übung zur Vorlesung

Anmeldung / Teilnahmepflicht

Inhaltsverzeichnis

Basisfach: Metallische Werkstoffe (Bleck) 3

Metallurgie und Recycling (Senk) 4

Vertiefungsfach I: Werkstoffwissenschaften Stahl (Bleck) 5

Stahlmetallurgie (Senk) 8

Vertiefungsfach II: Werkstoffvertiefung/Oberflächentechnik (Bleck) 10

Werkstoffvertiefung/Werkstoffprüfung (Bleck) 13

Oberflächentechnik und spezielle Anwendungen(Bleck) 15

Metallurgie von Eisen und Stahl (Senk) 17

Vertiefungsfach III: Oberflächentechnik (Bleck) 19

Herstellung von Stahlprodukten (Bleck) 20

Schweißtechnik und werkstoffkundliche Problemebeim Schweißen von Stahl (Bleck) 21

Korrosion und Schadensuntersuchungen (Bleck) 22

Qualitätsmanagement Stahl (Bleck) 23

Alternative Stahlerzeugungsverfahren (Senk) 24

Primär- und Sekundärrohstoffwirtschaft (Senk) 25

Nichttechnisches Wahlpflichtfach:

Bitte aktuellen Fächerkatalog erfragen 26

Ausgabe 04/02

• Stahl ist und wird auch in Zukunft die wichtigste metallische Werkstoffgruppe sein.

• Mehr als 2000 verschiedene Stähle werden derzeit für strukturelle und funktionelle Anwendungenhergestellt. Ein Großteil dessen wurde in den letzten 10 Jahren modifiziert oder neu entwickelt.

• Lehre und Forschung sind produkt- und prozessbezogen ausgerichtet.

• 75% aller Projekte bieten unmittelbaren Industriebezug.

Informationen für Studierende:

Studienangebot am

Institut für Eisenhüttenkunde (IEHK)

www.iehk.rwth-aachen.de

Stand: Sommersemester 2002

Informationen:

Dipl.-Ing. Raimund Bülte (Veranstaltungen Prof. Bleck), R. 110,


Dipl.-Ing. Gunnar Böttcher (Veranstaltungen Prof. Senk), R. 113a,


Diese Information ist in der Bibliothek, R. 209 erhältlich oder

im Internet unter:

www.iehk.rwth-aachen.de ⇒ StudiumStudienangebot IEHK SS02.doc

RHEINISCH-

WESTFÄLISCHE

TECHNISCHE

HOCHSCHULE

AACHEN

Institut für Eisenhüttenkunde

Basisfach „Metallische Werkstoffe (Eisenwerkstoffe)“

Vorlesungen und Übungen zum Basisfach„Metallische werkstoffe (Eisenwerkstoffe)“

im SS 2003Datum V / Ü Kurztitel Referent

29.04. V Historische, technische und wirtschaftliche Bedeutungvon Eisen und Stahl

Bleck

29.04. Im Anschluss: Vorbesprechung zur Übung undAnmeldung

Myslowicki

06.05. V Physikalische Eigenschaften von Eisen und Stahl Bleck20.05. V Legierungen I: Einführung und interstitielle Lösung Bleck27.05. V Legierungen II: ausgesuchte binäre Stähle Bleck28.05. Ü Binäre Phasendiagramme Pariser03.06. V Legierunge III: System Fe-Cr-Ni Bleck04.06. Ü Cr/Cr-Ni-Stähle / Korrosion Myslowicki17.06. V Phasenumwandlungen I: Ausscheidung Bleck18.06. Ü Alterung Beste24.06. V Phasenumwandlungen II:

Ferritische und perlitische UmwandlungBleck

01.07. V Phasenumwandlungen III:Martensitische und bainitische Umwandlung

Bleck

02.07. Ü Diffusionskontrollierte Phasenumwandlung Pariser08.07. V Wärmebehandlung I:

ZTA- und ZTU-Diagramme, VergütenBleck

09.07. Ü ZTU/ZTA- Diagramme Lorenz15.07. V Wärmebehandlung II: Technische Glühbehandlungen Bleck16.07. Ü Phasenumwandlung bei beschleunigter Abkühlung Trute22.07. V Einstellen von Gefügen Bleck23.07. Ü Vergüten / Wärmebehandlung Püttgen / Heßling29.07. V Problemlösung an Beispielen aus der Praxis Bleck30.07. Ü Einstellen von Gefügen Herzig

Für das Basisfach:V2, Ü1

„Binäre Phasendiagramme“

Inhalte der Übung „Binäre Phasendiagramme“

• Einteilung von Legierungen

• Mischkristallbildung & Löslichkeit

• Definition von Aggregatzuständen, Phasen und der Gibb‘schen Phasenregel

• Wichtige binäre Phasendiagramme

• Das metastabile Fe-C Diagramm

• Erläuterung und Anwendung des Hebelgesetzes

• Vorstellung von Austenit- und Ferritbildnern

• Vorstellung von Quellen für binäre Phasendiagramme

Vorführung von Thermo-Calc undBerechnung des Fe-C Systemes.

Inhalte

Vertiefungsfach „Werkstoffkunde der Stähle“

Für das Vertiefungsfach 1:V2, Ü1, P4

Praktikum -„Simulation der Gefüge-einstellung in Stahl“

Praktikum zur Lehrveranstaltung„Werkstoffkunde der Stähle“

Vf1 / Vf A (P4), Vf2 (P2 bzw. P1), Vf3 / Vf B (P1) im WS 2002/2003Datum Zeit Umfang

P1Kurztitel Referent

Di, 22.10. 10:00-11:30

x Anmeldung und VorbesprechungVordiplom sollte abgeschlossen sein (R210)

Bülte

Di, 29.10. 10:00-11:30

x Metallographie I(R 304)

Gier

Do, 31.10. 11:30-13:00

x Metallographie II(R 304)

Gier

Di, 19.11. 10:00-11:30

Systematik der Bezeichnung von Stählen /Legierungselemente (H212)

Trute

Do, 21.11. 11:30-13:00

x Warmumformsimulation(H 212)

Herzig

Di, 26.11. 10:00-11:30

Werkzeugstähle(H 212)

Pant

Do, 28.11. 11:30-13:00

x Korrosion(H 212)

Greven

Di, 10.12. 10:00-11:30

x Kaltumformbare Stähle / Einstellung von Gefügen(H 212)

Lesch

Do, 12.12. 11:30-13:00

Oberflächenhärtbare Stähle(H 212)

Pant

Di, 17.12. 10:00-11:30

Chrom- und Chrom-Nickel-Stähle(H 212)

S. Myslowicki

Do, 19.12. 11:30-13:00

x Simulation der Gefügeeinstellung in Stahl(R 313)

Pariser

Do, 16.01. 11:30-13:00

Entstehung und Auswirkung von Seigerungen(H 212)

Diederichs

Do, 23.01. 11:30-13:00

x Einführung in die Elektronenmikroskopie und dieTransmissionselektronenmikroskopie (GfE, R. 6030)

Prof. Mayer

Di, 28.01. 10:00-11:30

Einführung in die Rasterkraftmikroskopie (AFM),Präparation für die Elektronenmikroskopie, Vorführungam Transmissionselektronenmikroskop (GfE, R. 6030)

Dr. Aretz,Dr. Weirich

Do, 30.01. 11:30-13:00

x Grundlagen der Rasterelektronenmikroskopie, Einführungin die Mikrobereichsanalyse (ESMA) (GfE, R. 6030)

Dr. Rehbach,Dr. Richter

Di, 04.02. 10:00-11:30

Vorführung am Rasterelektronenmikroskop und derMikrosonde (GfE, R. 6030)

Dr. Rehbach,Dr. Richter

Do, 06.02. 11:30-13:00

Ersatztermin -

Di, 11.02. 10:30-12:00

Vorstellung der Praktikumsergebnisse(H 223)

Prof. Bleck,Bülte

Inhalte des Praktikums „Simulation der Gefügeeinstellung in Stahl“

Selbstständige Arbeit mit Thermo-Calc!

Anhand einer Übungsunterlage werden verschiedene Problemstellungen mit steigendem Schwierigkeitsgrad gelöst:

InhalteSelbstständig zu

erarbeitende Ergebnisse

- Berechnung eines Fe-C-Diagrammes

- Berechnung des metastabilen Fe-Fe3C Diagrammes

- Berechnung der Phasenzusammen-setzung eines IF-Stahles in Abhängigkeit von der Temperatur

3. Thermo-Calc Anwendungsbeispiele

Erhöhung der Prozesstemperatur bis zu 1150°C

TC Beispiel 1

Berechnung von Karbo-Nitridausscheidungen in Einsatzstählen

Fragestellung

Neue Entwicklungen im Bereich der Verarbeitung von Einsatzstählen sehen Prozesszeitverkürzungen während der Austenitisierung vor.

Kontrolle der Austenitkorngröße durch M(C,N) Ausscheidungen

Extensive experimentelle Untersuchungen gekoppeltmit thermodynamischen Berechnungen

Werkstoff: 16MnCr5 +Nb, +Ti, +Nb,Ti

Durchführung

TC Beispiel 1

Berechnung von Karbo-Nitridausscheidungen in Einsatzstählen

Ergebnis

Mit steigendem Gehalt an MLE steigen Ausscheidungstemperatur & -menge

Verbesserung der Korngrößenstabilität

Temperatur, °CM

asse

nant

eil N

b(C

,N)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

E-4

600 800 1000 1200 1400

0.01 %Nb

0.03 %Nb

0.05 %Nb

0.07 %Nb

Kum

ulat

ive

Häu

figke

it

Kornfläche, mm²

Korngröße, ASTM

1E-06 0,001 1

KG > 5

0,13

2,28

15,87

50,00

84,13

97,72

99,87

90%

4 2 068101214

1000°C 2h47' > Öl1075°C 2h47' > Öl1100°C 2h47' > Öl

TC Beispiel 2

Berechnung von quasi-binären Phasendiagrammen zur Werkstoffentwicklung

Quelle: J. Staudte: Surface Conditioning of High-Strength Steels for Improved Hot-Dip Coating Behaviour, Aachen 2002 (Dr.-Ing.-Diss.)

Fragestellung

Einfluss einer aufkohlenden Atmosphäre auf die Phasenstabilität von Dualphasenstählen während einer Glühbehandlung

Berücksichtigte Phasen: Liquid, BCC, FCC, Cem., AlN, MnS

Chemische Zusammensetzung eines DP - Stahl, Massen-%:

Durchführung

Berechnung von quasi-binären Fe-Fe3C Diagrammen

Stahl C Si Mn P S Cr Al N TiDP500-D 0,0642 0,13 1,46 0,013 0,003 0,34 0,034 0,0052 -

TC Beispiel 2

Berechnung von quasi-binären Phasendiagrammen zur Werkstoffentwicklung

Quelle: J. Staudte: Surface Conditioning of High-Strength Steels for Improved Hot-Dip Coating Behaviour, Aachen 2002 (Dr.-Ing.-Diss.)

Ergebnis

400

450

500

550

600

650

700

750

800

850

900

Tem

perta

ure,

°C

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0Mass Content of C, %

ALN+FCC_A1+MNS

ALN+BCC_A2+CEMENTIT+MNS

ALN+BCC_A2+CEMENTIT+FCC_A1#2+MNS

ALN+BCC_A2+FCC_A1+MNS _ALN+CEMENTIT+FCC_A1+MNS

0.06%0.06%

TTGlühGlühAusgangskohlenstoffgehalt: 0.06%

Glühtemperatur: 810°C

Kohlenstoffaktivitäten: 0 - 5.6

Aufkohlen der Randschicht bis zu 1%

Austenitisierung der Randschicht

TC Beispiel 3

Auswirkung des Legierungskonzeptes auf die Herstellung von TRIP-Stählen

Quelle: J. Ohlert: Einfluss von chemischer Zusammensetzung und Herstellungsverlauf auf Mikrostruktur und mechanische Eigenschaften von TRIP-StählenAachen, 2002 (Dr.-Ing.-Diss)

Fragestellung

Untersuchung des Legierungskonzeptes bei drei verschiedenen TRIP Stählen.

Bestimmung der interkritischen Glühtemperatur, bei der derVolumenanteil Austenit dem des Ferrits entspricht

Chemische Zusammensetzungen, in Massen-%:

Durchführung

Berechnung der Volumenanteile Austenit

Stahl C Si Mn P AlTrip 1, 2, 5 0,10 - 0,20 0,02 - 1,5 1,4 0,01 - 0,04 0,03 - 1,6

TC Beispiel 3



Ergebnis - 1

Trip 2,Trip 2,1.6% Al1.6% Al

Trip 1Trip 1

Trip 5Trip 5Interkritische Interkritische Glühtemperaturen:Glühtemperaturen:

Trip 1: 827°CTrip 1: 827°CTrip 2: 906°CTrip 2: 906°CTrip 5: 803°CTrip 5: 803°C

Auswirkungen von Auswirkungen von Elementvariationen auf Trip 5?Elementvariationen auf Trip 5?

TC Beispiel 3



Ergebnis - 2

Kohlenstoff

Mangan

Stickstoff

Nickel

Höhere CC Gehalte sowiehöhere Mn Mn Gehalte ver-größern den VolumenanteilAustenit

Durch Substitution mitNN bzw. NiNi wird im Tem-peraturbereich der inter-kritischen Glühung dieAustenitbildung noch weiter begünstigt

4. DICTRA Anwendungsbeispiele

DICTRA Beispiel 1

Simulation des interkritischen Glühens in TRIP Stählen

Fragestellung

Vorhersage des Austenitvolumenanteils und der Verteilung derLegierungselemente bei der interkritischen Glühung im 2-Phasengebiet

Quelle: Katsamas, I.A.; Vasilakos, A.N.; Haidemenopoulus, G.N.: steel research 71 (2000) No. 9, p. 351/356

Aufstellen eines DICTRA Modells & Berechnung der Startgehaltemit Thermo-Calc

Chemische Zusammensetzung, in Massen-%:

Durchführung

Metallographische Bestimmung des voreutektoiden Ferritanteils

Stahl C Si MnTrip A 0,142 1,31 1,35

DICTRA Beispiel 1



Abstand x, mm

Matrix Phass:Ferrit

Matrix Phase:Austenit

Globale Randbedingungen

Chem. Zusammensetzung:Im Gleichgewichtberechnet bei 714.4 °C

Ts = 714.4 °CTt = 780 °CT/t = 10K/s P = 1 bar

2µm0,5µm

Richtung des Interface

Ergebnis - 1

DICTRA Beispiel 1



0.20

0.21

0.22

0.23

0.24

0.25

0.26

0.27

0.28

0.29

Aus

teni

te v

olum

e fra

ctio

n

0 30 60 90Time, s

700

710

720

730

740

750

760

770

780

790

800

Tem

pera

ture

, °C

0 30 60 90

Ergebnis - 2

Vergleich des berechneten Volumenanteil zeigt gute Übereinstimmung mit experimentellen Ergebnissen!

0

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

Car

bon

mas

s co

nten

t, %

0 5 10 15 20 25E-7

Distance, m

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

Man

gane

se m

ass

cont

ent,

%

0 5 10 15 20 25E-7

after 90sC

Mn

Austenit

DICTRA Beispiel 2

Entkohlung und Aufstickung von mikrolegierten ULC Stählen

Fragestellung

Vorhersage von Entkohlungs- / Aufstickungserscheinungen bei Glühbehandlungenvon mikrolegierten ULC Stählen

Quelle: Yamashita, T.; Tosaka, A.; Aratani, M.; Narutani, T.: Tetsu-to-hagane Vol.85 (1999) No.11, p.821/6

Aufstellen eines DICTRA Modells

Chemische Zusammensetzung, in Massen-%:

Durchführung

Stahl C N NbULC 0,0019 0,002 0,012

DICTRA Beispiel 2


Ergebnis - 1


0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1

Abstand x, mm= 1/2 Blechdicke

CellDispers verteilte Phase:Nb (C,N)

Matrix Phase:Ferrit

Ac(C) = 1E-6Ac(N) = 0.963J(Nb) = 0

RandBedingungen

GlobaleBedingungen

T = 750°CP = 1 ba r


DICTRA Beispiel 2

Ergebnis - 2


10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

Mas

s co

nten

t of C

, ppm

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Time, s

Timestep: 2s

Timestep: 0.2s

Timestep: 0.002s

before annealing

after annealing

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

Mas

s co

nten

t of N

, ppm

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Time, s

before annealing

after annealing

Timestep: 2s

Timestep: 0.2s

Timestep: 0.002s

Zusammenfassung

ThermoCalc wird am IEHK als alltägliches„Gebrauchswerkzeug“ angesehen und genutzt

Wesentliche Fragestellungen, die am IEHK behandelt werden, sind: Phasenzusammensetzung als Funktion der Temperatur sowieQuasi-Binäre Phasendiagramme

DICTRA wird als „Simulationswerkzeug“ gesehen

Interessante DICTRA Problemstellungen sinddie Austenit-Ferrit-Phasenumwandlung, die Ausscheidung von M(C,N) sowie die Simulation von Glühbehandlungen

Documents

Anwendung von Thermo-Calc und DICTRA am Institut für ...web.access.rwth-aachen.de/THERMOCALC/proceedings/pariser.pdf · WES TFÄ LI CH T N CH E OC S UL AC HE N In st iu t fü rE