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M. Soliman, Y.V. Shan:
"Charakterisierung und physikalisch-basierte Modellierung des Bake-Hardening-Effekts in Dualphasen-Stählen";
Talk: TU Clausthal Metallurgie-Kolloquium 2016, Clausthal-Zellerfeld (invited); 2016-11-03 - 2016-11-04.

Dual-Phasen- (DP) Stähle finden eine weitverbreitete Anwendung im Automotivbereich, da sie eine hohe Streckgrenze mit guter Umformbarkeit bei moderaten Fertigungskosten verbinden. Zusätzlich besitzt diese Sorte ein "natürliches" Bake-Hardening (BH) Potenzial, das als zusätzlicher Verfestigungsmechanismus genutzt werden kann. Diese Festigkeitssteigerung erfolgt nach einer vorhergehenden Formgebung bei der Lackierung der Karosserie. Im Automobilbau sind Computer-Simulationen zum Werkstoffverhalten inzwischen ein integraler Bestandteil in der Produkt- und Prozessentwicklung. Dafür werden jedoch Werkstoffmodelle benötigt, welche das Werkstoffverhalten im Prozessablauf beschreiben können. Mit diesem Ansatz zur durchgehenden Prozessmodellierung können dann die Prozessparameter mittels Computer-Simulationen, im Rahmen der werkstofftechnischen Möglichkeiten, in jedem einzelnen Prozessschritt derart angepasst werden, dass die geforderten mechanischen Eigenschaften erzielt werden können. Im Rahmen dieses Projekts werden neue physikalisch-basierte Modelle für den BH-Effekt in DP-Stählen entwickelt.
Dieses Vorhaben soll durch eine Reihe von neuen Erkenntnissen in der Charakterisierung des BH-Effekts in DP-Stählen in Kombination mit theoretischer Modellierung erreicht werden. Der Schwerpunkt der experimentellen Untersuchungen liegt auf den verschiedenen Einflussfaktoren des BH-Effekts in DP-Stählen. Im Detail werden in IMET-TU Clausthal an industriell hergestellten DP-Stählen eine unterschiedliche Mikrostruktur-Charakteristik (Korngröße, Volumenanteil und Morphologie von Martensit), verschiedene Vorbelastungsarten (uniaxialer, biaxialer und ebener Dehnungszustand) und Alterungsbedingungen untersucht. Die experimentellen Ergebnisse der geplanten Versuche werden für die theoretische Modellierung des BH-Effekts in DP-Stählen benötigt, welche in Zusammenarbeit mit der TU Wien durchgeführt wird. Die theoretische Modellierung umfasst den Bereich von der atomistischen bis zur makroskopischen Ebene. Für die physikalisch basierte Modellierung der statischen Reckalterung in Ferrit und für das Anlassverhalten in Martensit wird ein neuer theoretischer Ansatz verwendet: Durch das Trapping-Modell wird die Befüllung der Versetzungen mit Kohlenstoffatomen (den sogenannten Cottrell-Wolken) während der thermo-mechanischen Behandlung beschrieben und daraus die resultierende Festigkeitssteigerung durch Versetzungsblockierung und Karbidbildung. Schließlich werden die im Rahmen des Projekts erarbeiteten Modelle in einem Softwarewerkzeug zur durchgehenden Prozessmodellierung des BH-Effekts in DP-Stählen verfügbar gemacht.