Reversible spannungsinduzierte Restaustenitumwandlung - Auswirkung auf die Bestimmung elastischer Kennwerte von Stählen.
Final Report Abstract
Nicht vollständig umgewandelte martensitische Werkstoffgefüge können auf äußere Belastungen mit einer Fortsetzung der martensitischen Umwandlung reagieren. Bei spannungsinduzierter Umwandlung ist es möglich, dass eine teilweise Rückumwandlung des Martensits auftritt, wenn die äußere Last entfernt wird. Diese reversible Martensittransformation ist Grundlage für den pseudoelastischen Effekt in Formgedächtnislegierungen, bei denen ein relativ großer Volumenanteil die reversible Phasentransformation durchläuft. Sehr geringe reversibel umgewandelte Volumenanteile besitzen zwar keinen Nutzen im Bereich der Formgedächtnislegierungen, können jedoch die unsicheren und im Mittel zu niedrigen Werte der röntgenographischen Elastizitätskonstanten in martensitischen Stählen erklären. Für eine zuverlässige Spannungsermittlung mittels Röntgen- und Neutronenstrahlen ist die Klarheit über die zu verwendenden Elastizitätskonstanten unbedingt erforderlich. Im Rahmen des Vorhabens sollen an unterschiedlichen durchgehärteten und einsatzgehärteten Stählen das Auftreten reversibler spannungsinduzierter Restaustenitumwandlung geprüft und der Einfluss auf die ermittelten Konstanten nachgewiesen werden. Die Untersuchungen geben Klarheit über die für die Spannungsauswertung zu verwendenden Daten und erhöhen somit die Zuverlässigkeit röntgenographischer Messergebnisse. Zunächst wurden die Untersuchungswerkstoffe beschafft, Proben gefertigt und die notwendigen Wärmebehandlungen durchgeführt. Die Gefüge der Ausgangsmaterialien wurden lichtmikroskopisch festgehalten und die Restaustenitgehalte röntgenographisch bestimmt. Außerdem wurde eine Belastungsapparatur zur lichtmikroskopischen Untersuchung bei variabler Last konstruiert, gefertigt und Testmessungen durchlaufen. Um eine mögliche reversible Restaustenitumwandlung festzustellen wurden feinauflösende Phasenanalysen bei steigender und fallender Last im Röntgendiffraktometer durchgeführt. Es konnten bei den Untersuchungswerkstoffen aber keine reversible Phasentransformation in der erwarteten Größenordnung von ca. 1 Vol.%/100 MPa nachgewiesen werden. Eine erweiterte Abschätzung, die sowohl die Volumenänderung, als auch die Transformationsscherung in Betracht zieht, ergibt jedoch, dass lediglich eine Umwandlung von weniger als 0,1 Vol.%/100 MPa notwendig ist, um bei Messungen von röntgenographischen Elastizitätskonstanten das Ergebnis scheinbar um 10 % zu verringern. Da mit Hilfe der erreichbaren Genauigkeit in den durchgeführten Untersuchungen keine reversible Phasentransformation nachgewiesen werden konnte, wurde das Projekt nach diesem ersten Untersuchungsabschnitt, dieser entspricht etwa der Hälfte der bewilligten Projektmittel, beendet. Alle weiteren im zweiten Abschnitt geplanten Versuche hätten auf dem eindeutigen Vorhandensein dieser reversiblen Phasentransformation aufgebaut. Die bewilligten Mittel für den zweiten Projektabschnitt werden somit nicht abgerufen.
