STAHL + TECHNIK 10 2019 Leseprobe

26 | TECHNIK
Bild 3. Hauptdehnungen vor Bruch im Kantenrissprüfverfahren „Edge fracture tensile
test“ des precidur ® HBS 800 im Vergleich zu einem konventionellen, mikrolegierten
S700MC
Vergleichsumformgrad
2
1,5
1
0,5
0
precidur® HBS 800
plane-strain
Ebene Dehnung
beim Schneiden und Stanzen quantifizieren.
Während beim Stanzen der Kanten
starke Kaltverfestigungen und Schädigungen
eingebracht werden, sind nach dem
Fräsen nur sehr geringe Kaltverfestigungen
und Schädigungen an der Blechkante
zu erwarten. Im sogenannten „Edge fracture
tensile test“ des UTG/TU München
werden Proben mit gefrästen und mit
gestanzten Kanten hergestellt und zerrissen.
Auch dort zeigt sich das gutmütige
Umformverhalten der geschnittenen Kanten
eines precidur HBS 800 im Vergleich
zu einem konventionellen Feinkornstahl.
Im Gegensatz zum S700MC weist der precidur
HBS 800 keine Dehnungskonzentration
an den Schneidkanten auf, zeigt sich
also deutlich unempfindlicher gegenüber
dem Auftreten von Kantenrissen. Dies
wird auch durch die Kec-Werte von 0,73
für S700MC und 0,98 für HBS 800 bestätigt.
Der Kec-Wert beschreibt dabei das
Verhältnis der Umformgrade bei Einschnürung
der schergeschnittenen zur gefrästen
Probe. Bei einem Wert von Kec zwischen
0,9 und 1,0 wird angenommen, dass das
Material unempfindlich gegen Kantenrisse
ist. Bei niedrigeren Werten wird die Dehnung
zunehmend an den Kanten konzentriert.
In Bild 3 sind die Hauptdehnungen
vor dem Bruch für precidur HBS 800 im
Vergleich zu einem herkömmlichen mikrolegierten
S700MC dargestellt.
Bruchdehnungen und lokale
Umformbarkeit
Sowohl die Anwendungen als auch die
Spezifikationen für Stähle werden immer
komplexer. In diesem Zusammenhang
muss das Umform- und Bruchverhalten
der Werkstoffe genauer charakterisiert
werden. Eine Beschreibung nur durch
die Begriffe Umformbarkeit und Duktilität
ist nicht ausreichend. Eine weitere
Unterscheidung zwischen globaler und
S700MC
pure-shear Scherung
Bild 4. Bruchdehnungen für einen precidur ® HBS 800 im Vergleich zu einem konventionellen,
mikrolegierten S700MC
lokaler Umformbarkeit ist für die Differenzierung
einzelner Stahlgruppen erforderlich.
Die globale Umformbarkeit ist
die Fähigkeit, plastische Umformung
ohne Einschnürungsbildung durch
gleichmäßige Verteilung der Dehnungen
zu ertragen, was für das Tiefziehen und
Streckziehen von Vorteil ist. Im Gegensatz
dazu ist die lokale Umformbarkeit
die Fähigkeit, plastische Verformungen
in einem lokalen Bereich ohne Riss zu
ertragen.
Die lokale Umformbarkeit bis zum
Anriss zeigt in der Regel eine starke
Abhängigkeit von der Art der Belastung.
Daher ist es für eine vertiefende Charakterisierung
hinsichtlich des Bruch- und
Schädigungsverhaltens sinnvoll, Tests mit
verschiedenen Umformpfaden durchzuführen
– z.B. bei ebener Dehnung, Scherung,
einachsigem oder zweiachsigem
Zug.
Hierzu zeigt Bild 4 die Vergleichsbruchumformgrade
für ebene Dehnung und
Scherung des precidur HBS 800 im Vergleich
zu einem konventionellen S700MC.
Sowohl für die ebene Dehnung als auch
für Scherung toleriert der bainitische Stahl
deutlich höhere Dehnungen bis zum Bruch
gegenüber dem thermomechanisch
gewalzten Stahl. Die Ergebnisse für den
HBS 800 bestätigen die hohe lokale
Umformbarkeit dieses Sortenkonzeptes.
Trotz der geringeren globalen Umformbarkeit
bietet sie Vorteile für Umformoperationen
wie Biegen, Kragenziehen und anderen
Arten der Kantenumformung.
Herstellverfahren und
Gefügestruktur
Mikrostrukturell sind bainitische Stähle
den Komplexphasenstählen zuzuordnen.
Ihr lanzettenartiger Ferrit mit eingelagerten
Karbiden entspricht einer Zwischenstufe
zwischen einem langsam
abgekühlten ferritisch-perlitischen Gefüge,
und einem schnell abgekühlten stark
verspannten martensitischen Gefüge;
daher auch der ältere Name „Zwischenstufengefüge“.
Die hohen Festigkeiten bainitischer
Stahlsorten und ihr charakteristisches
Fließverhalten werden erreicht durch
eine Kombination verschiedener Faktoren:
Kornfeinung, Mischkristall- und
Kaltverfestigung sowie Ausscheidungsbildung.
Das Herstellungsverfahren
wurde auf eine speziell entwickelte
STAHL + TECHNIK 1 (2019) Nr. 10