Grundlegende Untersuchungen zur Gradierung der mechanischen Eigenschaften pressgehärteter Bauteile durch eine örtlich begrenzte Aufkohlung
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Diss. Reihe Maschinenbau, Band 402
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Abstract
Hot stamping of ultra-high-strength steel alloys is an established process for the production of safety-relevant body components. Further light-weight potential is offered by components with tailored properties. Previous investigations have focused mainly on process variants to locally improve ductility. Contrary to that, by now, there is no established process variant for achieving a counteracting effect, thus a local increase in strength, while retaining the same component weight. In this context, the carburizing process is promising. Due to the lack of process knowledge, the overall objective of the present dissertation was to develop a basic process understanding for grading the mechanical proper-ties by localized carburization. For this purpose, process-side and semi-finished product-side influencing factors during carburization were first analyzed. Through a holistic characterization, among other things, a basic process knowledge was developed. Based on this, the extent of the transition zone of graded components and the influence of grading on the mechanical properties were investigated. The findings were verified through a sample component. In addition to transferring the process to another alloy, the potential of carburized semi-finished products for the hot stamping process was also evaluated.
Abstract
Das Presshärten ultra-hochfester Stahllegierung ist ein etabliertes Verfahren zur Fertigung sicherheitsrelevanter Karosseriekomponenten. Weiteres Leichtbaupotential bieten Bauteile mit maßgeschneiderten Eigenschaften. Im Fokus bisheriger Untersuchungen standen vor allem Prozessvarianten, um die Duktilität örtlich zu verbessern. Dem gegenüber gibt es bisher keine etablierte Verfahrensvariante, um bei gleichbleibendem Bauteilgewicht einen gegenteiligen Effekt, also eine lokale Festigkeitssteigerung, zu erzielen. Vielversprechend ist in diesem Zusammenhang der Prozess der Aufkohlung. Aufgrund des fehlenden Prozesswissens war die übergeordnete Zielsetzung der vorliegenden Dissertation die Erarbeitung eines grundlegenden Prozessverständnisses zur Gradierung der mechanischen Eigenschaften durch eine örtlich begrenzte Aufkohlung. Zu diesem Zweck wurden zunächst prozessseitige und halbzeugseitige Einflussfaktoren bei der Aufkohlung analysiert. Durch eine ganzheitliche Charakterisierung wurde unter anderem ein grundlegendes Prozesswissen erarbeitet. Darauf aufbauend wurde die Ausdehnung der entstehenden Übergangszone gradierter Bauteile und der Einfluss einer Gradierung auf die mechanischen Eigenschaften untersucht. Die abgeleiteten Erkenntnisse wurden anhand eines Musterbauteils verifiziert. Neben einer Übertragung der Prozessführung auf eine andere Legierung erfolgte zudem eine Bewertung des Potentials aufgekohlter Halbzeuge für den Presshärteprozess.