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Wie „Quenching and Partitioning“ die Stahleigenschaften verbessert
Für die Herstellung niedriglegierter Vergütungsstähle wird oft die Wärmebehandlungsstrategie „Quenching and Partitioning“ (Q&P, „Abschrecken und Partitionieren“) eingesetzt, um außergewöhnliche Eigenschaftskombinationen zu erzielen. Beim „Quenching“ wird das Material gezielt und schnell abgekühlt, damit sich ein Gefüge aus Martensit und Restaustenit einstellt. Beim „Partitioning“ wird der Restaustenit dann durch Umverteilung des Kohlenstoffs stabilisiert.

In Q&P-Stählen kann grundsätzlich auf kostenintensive Legierungselemente verzichtet werden, lediglich Kohlenstoff und ein ausreichender Gehalt an Silizium sind Voraussetzungen für die gewünschten Werkstoffeigenschaften. Das Verfahren bietet somit ein enormes Potenzial für die wirtschaftliche Herstellung komplexer Umformteile aus ultrahochfesten Stählen.

Synchronisierte Messung von Temperaturverteilung und Dehnung
Im Rahmen der Versuche kam eine Infrarotkamera vom Typ VarioCAM® HD head 980 von InfraTec zum Einsatz. Damit wurde unter anderem die Temperaturführung während des Q&P-Prozesses validiert und der Einfluss der Temperaturverteilung auf Mikrostruktur- und Festigkeitseigenschaften untersucht. Die Infrarotkamera wurde dafür über eine Triggerbox mit dem Controller des DIC-Systems verbunden. Das ermöglichte eine gesteuerte und synchronisierte Aufzeichnung der Dehnungsfelder und der Temperaturverteilungen mit einer Bildwiederholrate von 30 Hz über die gesamte Versuchsdauer.

Mittels der Thermografiemessungen ließen sich signifikante Unterschiede zwischen den Erwärmungsstrategien aufzeigen. So wurde z. B. bei der Kontakterwärmung eine deutlich höhere Aufheizrate (> 300 K/s) gegenüber der Ofenerwärmung gemessen, was zu einer kürzeren Erwärmungszeit und somit zu einer potenziell höheren Prozessproduktivität führt.

Thermografie als Schlüssel für robuste Presshärteprozesse
Eine wichtige Rolle spielte die Thermografie auch bei Versuchen mit simultaner Umformung und Abschreckung sowie bei der Temperaturüberwachung in Prozessversuchen auf der Presse. Bei realitätsnahen Presspartitionier-Strategien wurde nachgewiesen, dass die Bauteiltemperatur erfolgreich oberhalb der Martensit-Finish-Temperatur gehalten werden konnte – eine Grundvoraussetzung für das Gelingen der Partitionierung.

Zudem lieferten die hochauflösenden Thermografieaufnahmen wichtige Hinweise für die Anpassung der Werkzeugtemperierung und der Transferzeiten. Besonders hervorzuheben ist der Einsatz der Thermografie zur Optimierung des thermischen Prozessfensters, das entscheidend für die Realisierung der gewünschten Mikrostruktur (Martensit und Restaustenit) und der angestrebten Eigenschaftskombination ist.

Mehr zu den Forschungsprojekten mit InfraTec-Beteiligung erfahren:
https://www.infratec.de/thermografie/partner-von-forschung-und-wissenschaft/

Mehr zur Automationslösung PRESS-CHECK erfahren
https://www.infratec.de/thermografie/industrielle-automation/presshaerten-press-check/