Microstructure-property relationships of a novel metal-cored wire for welding of ultra-high strength steels

Titel in Übersetzung: Mikrostruktur-Eigenschaftsbeziehungen eines neuartigen Metallpulverfülldrahts für das Schweißen von ultra-hochfesten Stählen

Phillip Haslberger

    Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

    304 Downloads (Pure)

    Abstract

    Stahlkonstruktionen für Kräne oder den Transportsektor werden häufig mithilfe des Metall-Aktivgasschweißens (MAG-Schweißens) hergestellt. Für das Design von energieeffizienten Leichtbau-Komponenten bietet sich die Verwendung von thermomechanisch produzierten, ultra-hochfesten Stählen an. Für diese Stahlgruppe sind zurzeit Schweißzusätze bis zu einer Mindeststreckgrenze von 960 MPa verfügbar. Im Rahmen dieser Arbeit war es das Ziel, einen neuen Schweißzusatz mit einer Mindeststreckgrenze von 1100 MPa und einer Kerbschlagarbeit von mehr als 47 J bei -20 °C zu entwickeln. Es wurden Schweißgutproben mit unterschiedlichen Legierungsgehalten produziert, um die resultierenden mechanischen Eigenschaften und die Mikrostruktur zu charakterisieren. Eine Aufgabe dieser Dissertation war im Speziellen, Methoden für eine tiefgehende Charakterisierung der Mikrostruktur zu erforschen, um in weiterer Folge spezifische Merkmale der Mikrostruktur mit den mechanischen Eigenschaften des Schweißguts korrelieren zu können. Eine Kombination von Lichtmikroskopie und Elektronen-Rückstreubeugung (EBSD) wurde für die Charakterisierung der martensitischen Struktur verwendet. Ergänzend wurde Atomsondentomographie für die Analyse von möglicherweise vorhandenen Ausscheidungen eingesetzt. Da Schweißgutproben Mehrlagenschweißungen mit entsprechenden Quellen für Inhomogenitäten sind, wurde speziell die Probenvorbereitung für lokal begrenzte Methoden diskutiert. In weiterer Folge wurde mithilfe dieser kombinierten Methodik der Einfluss mehrerer Legierungselemente auf die Mikrostruktur und die mechanischen Eigenschaften untersucht. Ein spezieller Fokus wurde auf die Einflüsse von Mikrolegierungselementen auf das Schweißgut gelegt. Es zeigte sich, dass alle Mikrolegierungselemente die Kerbschlagarbeit des Schweißguts negativ beeinflussen. Titan und Vanadium bildeten (Ti,V)(C,N) Ausscheidungen und erhöhten damit die Festigkeit des Schweißguts. Weil Vanadium eine große Festigkeitssteigerung bei moderatem Zähigkeitsverlust bewirkte, wurde dieses Mikrolegierungselement für eine Festigkeitssteigerung durch V(C,N) Ausscheidungen empfohlen. Dieses Konzept wurde mit einem Konzept zur Steigerung der Zähigkeit verbunden. Die Zähigkeit des Schweißguts wurde durch eine Absenkung des Gehalts von Kohlenstoff, Silizium und Mangan verbessert. Diese Absenkung bewirkte eine Kornfeinung der martensitischen Struktur und einen höheren Anteil von Großwinkelkorngrenzen im Material, der eine Rissausbreitung durch Rissablenkung behindert. Zusammenfassend konnten die Einflüsse von Änderungen der Legierungszusammensetzung auf die Mikrostruktur der Schweißgutproben identifiziert werden. Die Zielwerte der mechanischen Kenngrößen wurden erreicht. In weiterer Folge müssen die Eigenschaften des Schweißzusatzes im Einsatz in tatsächlichen Schweißverbindungen evaluiert werden.
    Titel in ÜbersetzungMikrostruktur-Eigenschaftsbeziehungen eines neuartigen Metallpulverfülldrahts für das Schweißen von ultra-hochfesten Stählen
    OriginalspracheEnglisch
    QualifikationDr.mont.
    Gradverleihende Hochschule
    • Montanuniversität
    Betreuer/-in / Berater/-in
    • Enzinger, Norbert, Beurteiler B (extern), Externe Person
    • Schnitzer, Ronald, Beurteiler A (intern)
    PublikationsstatusVeröffentlicht - 2018

    Bibliographische Notiz

    gesperrt bis null

    Schlagwörter

    • Stahl
    • Schweißen
    • Mikrostruktur
    • Atomsonde
    • EBSD
    • Legierungsdesign

    Dieses zitieren