Bainitische und martensitische Umwandlung von Legierungen aus Eisen-Chrom-Kohlenstoff und Eisen-Kohlenstoff-Silicium

H. Vetters; J. M. Schissler

doi:10.1515/htm-2000-550311

Article

Requires Authentication

Bainitische und martensitische Umwandlung von Legierungen aus Eisen-Chrom-Kohlenstoff und Eisen-Kohlenstoff-Silicium

H. Vetters
H. Vetters

Search for this author in:

De Gruyter De Gruyter Brill | Google Scholar
and J. M. Schissler
J. M. Schissler

Search for this author in:

De Gruyter De Gruyter Brill | Google Scholar

Published/Copyright: November 2, 2023

or

Purchase Article

$42.00

Published by

Become an author with De Gruyter Brill

Submit Manuscript Author Information

From the journal HTM Journal of Heat Treatment and Materials Volume 55 Issue 3

H. Vetters und J. M. Schissler: Bainitische und martensitische UmwandlungH. Vetters und J. M. SchisslerBainitische und martensitische Umwandlungvon Legierungen aus Eisen-Chrom-Kohlenstoffund Eisen-Kohlenstoff-Silicium*Zum tieferen Verständnis der bei Umwandlungen Austenit-Martensit und Austenit-Bainit in den Legierungssystemen Fe-Cr-Cund Fe-C-Si ablaufenden Vorgänge wurde eine metallographi-sche Studie, ergänzt durch dilatometrische Verfahren, angefertigt. Als Versuchswerkstoffe dienten für das System Fe-Cr-C derin der Praxis häufig eingesetzte Werkzeugstahl lOOCrö und fürdas System Fe-C-Si die für den Konstrukteur interessante bainitische Gusseisenlegierung GGG 1000 ADI. Das Umwandlungsverhalten der Legierungen hängt von der chemischen Zusammensetzung, der Homogenität der Legierungen und den entsprechenden Wärmebehandlungsparametern ab. Die Gefügeausbildung nach Austenit-Martensit- und Austenit-Bainit-Um-wandlungen wurde mit der Transmissionselektronen (TEM)-und Rasterelektronen (REM)-Mikroskopie untersucht und dokumentiert; die charakteristischen Gefügemerkmale in Abhängigkeit von der Wärmebehandlung und dem Legierungseinflussin beiden Systemen werden diskutiert.To obtain a better understanding of the austenite-martensiteand austenite-bainite transformation, a metallographic studyadded with dilatometric measurements has been made. Themainly used tool steel lOOCrö representing the system Fe-Cr-Cand the austempered ductile cast SCI 1000 ADI representingthe system Fe-C-Si and of engineering interest have been usedas master material. The transformation characteristics dependupon the chemical composition and the homogeneity of thealloy, but also upon suitable heat treatment parameters. Themorphology and microstructure after austenite-martensite andaustenite-bainite transformation have been investigated andproved by transmission (TEM)- and scanning (SEM)-electronmicroscopy. Structural characteristics due to the thermal treatment and changes caused by alloying elements of both systemsare discussed.1 EinleitungHöhere Restaustenitanteile sind sowohl im Härtungsgefüge von Einsatz- und Wälzlagerstählen [1, 2] als auch in Gusseisen mit Kugelgraphit, das zur Erzielung hoher Zähigkeit in der oberen Bainitstufe umgewandelt wird (Typ GGG-ADI [3]), von großem wissenschaftlichen und praktischen Interesse. Die potentielle Wirkung des Restaustenits auf die mechanischen Eigenschaften sowie Maß- und Formänderun* Auszugsweise vorgetragen von H. Vetters auf der AWT/ATTT- Tagung „Bainitische und martensitische Umwandlungen“, 22.-23.4.1999 in Belfort/Frankreich, und dem „63. Giesserei- Weltkongress“, 12.-18. 9.1998 in Budapesf/Ungarn.gen (Verzug) nach der Wärmebehandlung sind hauptsächlich eine Frage der Stabilität des Restaustenits, d. h. seines Widerstandes gegenüber erzwungener martensitischer Umwandlung.Die bei den Legierungssystemen durch isothermische Umwandlung in der Bainitstufe und martensitische Umwandlung erzeugten Mischgefüge werden in ihrer Unterschiedlichkeit herausgestellt und ihre Mikrostruktur mit Rückgriff auf eigene Untersuchungen an beiden Forschungsstellen, dem IWT und der Universität in Bremen wie auch dem Laboratorium LSG2M an der Ecole des Mines und der Universität Henri Poincare in Nancy, grundlegend diskutiert.Eine generelle Bewertung der Gefügeausbildung in der Bainitstufe erweist sich als schwierig, da abhängig von dem Kohlenstoffgehalt, aber auch der Legierungszusammensetzung zahlreiche unterschiedliche Gefügevarianten beobachtet werden [4]. Beim System Fe-C-Cr wird die Carbidaus- scheidung begünstigt, bei dem System Fe-C-Si dagegen ist die voreutektoidische Ferritausscheidung vorherrschend und die Carbidbildung wird unterdrückt. Obwohl die Wärmebehandlung in vergleichbaren Temperaturbereichen abläuft, entstehen bei beiden Legierungssystemen vollkommen unterschiedliche Umwandlungsgefüge.2 Umwandlungsgefüge des Wälzlagerstahls 10006Bei der Umwandlung des austenitisierten Zustandes ist die Ausscheidung von Ferrit und Eisen-Chrom-Zementit prägend [2, 4], Zur Charakterisierung des Übergangsbereiches Perlit obere Bainitstufe sind Proben im Salzbad einer 20-minütigen Hochtemperaturaustenitisierung bei 1050 °C unterworfen, anschließend auf einer Temperatur von 355 °C 1 h gehalten und in Öl von 60°C abgekühlt worden. Im Umwandlungsgefüge sind die in Vorzugsrichtung orientierten plattenförmigen Zementitausscheidungen entlang einzelner Bahnen im Ferrit verteilt (Bild 1). Man nimmt wegen der Lagebeziehung der Carbide zur Austenitphasengrenze (y/a) an, dass die Carbidausscheidung bereits aus der Austenitphase beginnt [5], Das Ferrit-Zementit-Gefüge wird geprägt durch die Wachstumsgeschwindigkeit des Ferrits (Ga) und des Carbids (Gc). Ist das Verhältnis G« : Gc = 1 entsteht Perlit. Die gleiche Wachstumsgeschwindigkeit von Ferrit und Zementit wird einer koordinierten Atombewegung während des Vorganges zugeschrieben [5]. Wird die Reaktionstemperatur abgesenkt, so entsteht ein Missverhältnis von Ga : Gc > 1, d.h. die Geschwindigkeit für die Carbidausscheidung verringert sich. Wegen des Verlustes an Kohärenz zwischen Ferrit und Zementit geht die Strukturbeziehung, die zu der typisch lamellaren Anordnung von Ferrit und Zementit führt, allmählich verloren. Der Zementit ist in Fasern getrennt und166© Carl Hanser Verlag, München GUM! 55 (2000) 3

Online erschienen: 2023-11-02

Erschienen im Druck: 2000-12-01

You are currently not able to access this content.

Not sure if you should have access? Please log in using an institutional account to see if you have access to view or download this content.

Purchase Article

$42.00

You are currently not able to access this content.

Not sure if you should have access? Please log in using an institutional account to see if you have access to view or download this content.

Purchase Article

$42.00