Beschreibung der Austenitkorngrößenentwicklung in der Grobblecherzeugung mit Hilfe physikalischer Prozesssimulation

Abstract

Die herausragenden mechanischen Eigenschaften von Grobblechen werden maßgeblich von ihrer Mikrostruktur bestimmt, weshalb ein detailliertes Verständnis der Einflüsse von Legierungszusammensetzung und Prozessparametern auf die Mikrostrukturentwicklung notwendig ist. Grundsätzlich gilt: Je feiner das resultierende Endgefüge des Grobblechs, desto besser die mechanischen Eigenschaften. Ziel ist es daher, schon vor der Phasenumwandlung ein möglichst feines Austenitkorngefüge einzustellen. Während der Abkühlung wirkt dann jede Austenitkorngrenze als Keimbildungsstelle für die Phasenumwandlung. Durch die Untersuchung der mikrostrukturellen Prozesse während des Herstellungsprozesses ist es möglich, neue und optimale Prozessfenster zu finden, um zukünftig gezielt Mikrostrukturen mit herausragenden mechanischen Eigenschaften einzustellen. Diese Untersuchungen werden in dieser Arbeit mit Hilfe der Prozesssimulation im Labormaßstab durchgeführt. Der Einfluss der chemischen Zusammensetzung auf die Mikrostrukturentwicklung wird durch die Verwendung von vier verschiedenen Legierungskonzepten verdeutlicht. Die experimentellen Ergebnisse werden zudem mit begleitenden Simulationen mit MatCalc und Modellen der Literatur verglichen. Zukünftig sollen die Erkenntnisse dieser Arbeit als Grundlage der modellhaften Beschreibung der Mikrostrukturentwicklung in Abhängigkeit von der Legierungszusammensetzung und den Prozessparametern dienen.

The mechanical properties of heavy plates are essentially determined by the microstructure of the heavy plates. For a targeted adjustment of this microstructure, a detailed understanding of the influences and interactions of chemical compositions and processing parameters is necessary. As a general rule, with a decrease in grain size, the mechanical properties will be better. Therefore, the aim is to produce a fine-grained austenitic microstructure already before the phase transformation during the accelerated cooling takes place. During the following phase transformation, every austenitic grain boundary acts as a nucleation site for the phase transformation. By investigating the microstructural processes considering the chemical composition it is possible to develop new and optimised process windows for the heavy plate production. Thereby, microstructures with excellent mechanical properties can be produced. The investigations of this work are made by using process simulations of different process steps in laboratory scale. The influence of the chemical compositions is clarified by using four different steel grades. The results of this process simulations are combined with simulations with MatCalc and compared to different models from the literature. The results of this work could be used as the basis for future modelling of the microstructure evolution depending on the chemical composition and the process parameters.