Bearbeiter: D. Hömberg
Beschreibung der Forschungsarbeit:
Ziel des Projektes ist die Modellierung und numerische Simulation von Phasenübergängen in Stahl.
In Kontakt mit Prof. Hougardy und Dr. Tacke vom Max--Planck--Institut für Eisenforschung in Düsseldorf wurde in [1] ein Modell entwickelt, welches auf der Scheil'schen Additivitätsregel und der Koistinen--Marburger Formel für den Austenit--Perlit bzw. Austenit--Martensit Phasenübergang beruht. Analytische Untersuchungen sowie numerische Resultate zeigen, daß sich die Perlitbildung durch die Scheil'sche Additivitätsregel angemessen beschreiben läßt. Insbesondere lassen sich die für die Wärmebehandlung von Stahl auß erordentlich wichtigen nichtisothermen Zeit--Temperatur--Umwandlungsdiagramme numerisch simulieren.
Andererseits zeigte sich, daß die Koistinen--Marburger Formel zur Beschreibung der Martensitbildung ungeeignet ist, weil sie nicht der Irreversibilität dieses Phasenübergangs Rechnung trägt.
Daher wurde in [2] ein verbessertes Modell entwickelt,
in dem der
Austenit--Martensit Übergang durch eine Ratenbilanz
beschrieben wird.
Abbildung 1 zeigt die numerische Simulation eines
nichtisothermen
ZTU--Diagramms für den Kohlenstoffstahl C1080 mit dem
neuen Modell.
Insbesondere schneiden die Abkühlkurven die
gestrichelte 
--Linie,
unterhalb der die Martensitbildung beginnt,
ohne daß es zu einer neuerlichen (unphysikalischen)
Erwärmung über die
--Temperatur hinaus kommt, wie sie noch im alten
Modell zu beobachten war.
Aufbauend auf diesem Modell soll im nächsten Jahr versucht werden, in Kooperation mit Industriepartnern Algorithmen und Software für das Induktions- und Widerstandsglühen von Schweißnähten zu entwickeln. Dazu muß das Modell in zwei Richtungen erweitert werden:
Die Austenitrückbildung muß eingearbeitet werden. Dazu kann auf Austenitisierungsdiagramme zurückgegriffen werden, die es ermöglichen, diesen Prozeß analog zur Perlitbildung zu beschreiben.
Da die Erwärmung beim Induktionsglühen durch Joule'sche Wärme bewirkt wird, müssen die Maxwell--Gleichungen mitberücksichtigt werden.
Förderung: EU, HCM-Netzwerk ,,Phase Transitions and Surface Tension``
Projektliteratur:
