Einfluss von Schmiede- und Abkühlbedingungen auf das Gefüge und die Eigenschaften ausgewählter AFP-Stähle

Harald Lehofer

Einfluss von Schmiede- und Abkühlbedingungen auf das Gefüge und die Eigenschaften ausgewählter AFP-Stähle

Translated title of the contribution: Influence of Forging and Cooling Parameters on the Microstructure and Properties of Selected Direct Air Cooled Medium Carbon Low Alloy Steels

Harald Lehofer

Chair of Metal Forming (560)

Research output: Thesis › Master's Thesis

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Abstract

Quenched and tempered steels are usually the first choice for drop forged parts that have to carry high loads. These steels require time, energy and cost intensive heat treatment. Direct air cooled steels are a possible alternative. They have a ferritic-pearlitic microstructure and get their strength from precipitation hardening. These steels do not require an additional heat treatment. It is no problem to reach the required strength level, but usually the toughness values are too low. In this work three steels with different carbon, microalloying and nitrogen content are compared. Forging tests with variation of forging temperature and cooling rate were done on an existing part. Additionally upsetting tests in laboratory scale with variation of forming temperature and different precipitation steps during cooling. The forging tests showed no influence of the cooling rate on the ferritic-pearlitic microstructure. A precipitation step leads to a slight promotion of ferrite for the steel with higher nitrogen content. Deformation temperature has a big influence on the microstructure. The steel with lower carbon content exhibited a more uniform ferrite distribution and higher toughness even at higher deformation temperatures.

Translated title of the contribution	Influence of Forging and Cooling Parameters on the Microstructure and Properties of Selected Direct Air Cooled Medium Carbon Low Alloy Steels
Original language	German
Qualification	Dipl.-Ing.
Supervisors/Advisors	Buchmayr, Bruno, Supervisor (internal)
Award date	29 Jun 2007
Publication status	Published - 2007

Bibliographical note

embargoed until null

Keywords

Direct air cooled medium carbon low alloy Drop forging Microalloying Precipitation Ferrite-pearlite Vanadium Niobium Nitrogen

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@mastersthesis{835c91961e934496bcd0711681e53c4b,

title = "Einfluss von Schmiede- und Abk{\"u}hlbedingungen auf das Gef{\"u}ge und die Eigenschaften ausgew{\"a}hlter AFP-St{\"a}hle",

abstract = "F{\"u}r Gesenkschmiedeteile, die hohe Belastungen ertragen m{\"u}ssen, werden in der Regel Verg{\"u}tungsst{\"a}hle verwendet. Diese Verg{\"u}tungsst{\"a}hle erfordern eine zeit-, energie- und kostenintensive W{\"a}rmebehandlung. Als m{\"o}gliche Alternative stehen AFP-St{\"a}hle zur Verf{\"u}gung. Diese weisen ein ferritisch-perlitisches Gef{\"u}ge auf und erreichen die Festigkeit {\"u}ber Ausscheidungsh{\"a}rtung durch Vanadium und Niob. Diese St{\"a}hle k{\"o}nnen ohne anschlie{\ss}ende W{\"a}rmebehandlung verwendet werden. Die geforderten Festigkeiten werden problemlos erreicht, die Z{\"a}higkeit entspricht jedoch meist nicht dem geforderten Niveau. In dieser Arbeit werden drei St{\"a}hle mit unterschiedlichem Kohlenstoff-, Mikrolegierungselement- und Stickstoffgehalt verglichen. Durchgef{\"u}hrt wurden Schmiedeversuche an einem realen Bauteil mit Variation der Schmiedetemperatur und der Abk{\"u}hlgeschwindigkeit. Weiters Zylinderstauchversuche im Laborma{\ss}stab mit Variation der Umformtemperatur und verschiedenen Ausscheidungsschritten im Austenitgebiet w{\"a}hrend der Abk{\"u}hlung. Bei den Schmiedeversuchen konnte kein Einfluss der Abk{\"u}hlgeschwindigkeiten auf das ferritisch-perlitische Gef{\"u}ge gefunden werden. Ein Ausscheidungsschritt zeigt bei dem Stahl mit erh{\"o}htem Stickstoffgehalt eine leichte ferritf{\"o}rdernde Wirkung. Die Umformtemperatur hat in beiden Versuchen einen gro{\ss}en Einfluss auf das Gef{\"u}ge. Der dritte untersuchte Stahl mit abgesenktem Kohlenstoffgehalt weist auch bei h{\"o}heren Umformtemperaturen ein gleichm{\"a}{\ss}igeres Gef{\"u}ge und bessere Z{\"a}higkeit auf.",

keywords = "Direct air cooled medium carbon low alloy Drop forging Microalloying Precipitation Ferrite-pearlite Vanadium Niobium Nitrogen, AFP Stahl Gesenkschmiedeteil Mikrolegierung Ausscheidung Ferrit-Perlit Vanadium Niob Stickstoff",

author = "Harald Lehofer",

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language = "Deutsch",

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TY - THES

T1 - Einfluss von Schmiede- und Abkühlbedingungen auf das Gefüge und die Eigenschaften ausgewählter AFP-Stähle

AU - Lehofer, Harald

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PY - 2007

Y1 - 2007

N2 - Für Gesenkschmiedeteile, die hohe Belastungen ertragen müssen, werden in der Regel Vergütungsstähle verwendet. Diese Vergütungsstähle erfordern eine zeit-, energie- und kostenintensive Wärmebehandlung. Als mögliche Alternative stehen AFP-Stähle zur Verfügung. Diese weisen ein ferritisch-perlitisches Gefüge auf und erreichen die Festigkeit über Ausscheidungshärtung durch Vanadium und Niob. Diese Stähle können ohne anschließende Wärmebehandlung verwendet werden. Die geforderten Festigkeiten werden problemlos erreicht, die Zähigkeit entspricht jedoch meist nicht dem geforderten Niveau. In dieser Arbeit werden drei Stähle mit unterschiedlichem Kohlenstoff-, Mikrolegierungselement- und Stickstoffgehalt verglichen. Durchgeführt wurden Schmiedeversuche an einem realen Bauteil mit Variation der Schmiedetemperatur und der Abkühlgeschwindigkeit. Weiters Zylinderstauchversuche im Labormaßstab mit Variation der Umformtemperatur und verschiedenen Ausscheidungsschritten im Austenitgebiet während der Abkühlung. Bei den Schmiedeversuchen konnte kein Einfluss der Abkühlgeschwindigkeiten auf das ferritisch-perlitische Gefüge gefunden werden. Ein Ausscheidungsschritt zeigt bei dem Stahl mit erhöhtem Stickstoffgehalt eine leichte ferritfördernde Wirkung. Die Umformtemperatur hat in beiden Versuchen einen großen Einfluss auf das Gefüge. Der dritte untersuchte Stahl mit abgesenktem Kohlenstoffgehalt weist auch bei höheren Umformtemperaturen ein gleichmäßigeres Gefüge und bessere Zähigkeit auf.

AB - Für Gesenkschmiedeteile, die hohe Belastungen ertragen müssen, werden in der Regel Vergütungsstähle verwendet. Diese Vergütungsstähle erfordern eine zeit-, energie- und kostenintensive Wärmebehandlung. Als mögliche Alternative stehen AFP-Stähle zur Verfügung. Diese weisen ein ferritisch-perlitisches Gefüge auf und erreichen die Festigkeit über Ausscheidungshärtung durch Vanadium und Niob. Diese Stähle können ohne anschließende Wärmebehandlung verwendet werden. Die geforderten Festigkeiten werden problemlos erreicht, die Zähigkeit entspricht jedoch meist nicht dem geforderten Niveau. In dieser Arbeit werden drei Stähle mit unterschiedlichem Kohlenstoff-, Mikrolegierungselement- und Stickstoffgehalt verglichen. Durchgeführt wurden Schmiedeversuche an einem realen Bauteil mit Variation der Schmiedetemperatur und der Abkühlgeschwindigkeit. Weiters Zylinderstauchversuche im Labormaßstab mit Variation der Umformtemperatur und verschiedenen Ausscheidungsschritten im Austenitgebiet während der Abkühlung. Bei den Schmiedeversuchen konnte kein Einfluss der Abkühlgeschwindigkeiten auf das ferritisch-perlitische Gefüge gefunden werden. Ein Ausscheidungsschritt zeigt bei dem Stahl mit erhöhtem Stickstoffgehalt eine leichte ferritfördernde Wirkung. Die Umformtemperatur hat in beiden Versuchen einen großen Einfluss auf das Gefüge. Der dritte untersuchte Stahl mit abgesenktem Kohlenstoffgehalt weist auch bei höheren Umformtemperaturen ein gleichmäßigeres Gefüge und bessere Zähigkeit auf.

KW - Direct air cooled medium carbon low alloy Drop forging Microalloying Precipitation Ferrite-pearlite Vanadium Niobium Nitrogen

KW - AFP Stahl Gesenkschmiedeteil Mikrolegierung Ausscheidung Ferrit-Perlit Vanadium Niob Stickstoff

M3 - Masterarbeit

ER -