Ermittlung der Materialdaten zur Simulation des Durchhärtens von Komponenten aus 100Cr6

Abstract

KurzfassungDer Sonderforschungsbereich 570 „Distortion Engineering – Verzugsbeherrschung in der Fertigung“ an der Universität Bremen hat sich als ein Ziel die Bestimmung signifikanter Einflussgrößen und Wechselwirkungen auf den Verzug über die gesamte Fertigungskette von ausgewählten Bauteilen gesetzt, um die wesentlichen Mechanismen der Verzugsentstehung zu identifizieren. In diesem Zusammenhang kommt der Simulation eine große Bedeutung zu, da hiermit die zeitliche Entwicklung der Vorgänge auch lokal im Bauteil analysiert werden können. Hieraus können dann die signifikanten Vorgänge der Verzugsentstehung abgeleitet werden.Für die Simulation muss ein qualitativ hochwertiger Datensatz als Grundvoraussetzung angesehen werden. In der vorliegenden Arbeit wird daher über das Vorgehen sowie die Herausforderungen bei der Erstellung eines Datensatzes für den Wälzlagerstahl 100Cr6 berichtet. Als einschränkende Bedingung soll dieser Datensatz zunächst nur für die Berechnung einer durchgreifenden martensitischen Härtung bei einem definierten Austenitisierungszustand gelten. Neben den thermophysikalischen und -mechanischen Kenngrößen werden die Parameter zur Beschreibung einer martensitischen Umwandlung angegeben.Die Güte des erstellten Datensatzes wird aus dem Vergleich von berechneten und experimentell ermittelten Ergebnissen hinsichtlich Maß- und Formänderungen sowie der Eigenspannungen von Wälzlagerringen nach einer martensitischen Härtung diskutiert.

The Bauschinger effect in the supercooled austenite of SAE 52100 steel

“…The temperature homogeneity is quite important to avoid detection of a misleading transient Bauschinger effect. Former experimental results indicate that the temperature is homogeneous in the tested zone along the axial direction [18,19]. Although considerable temperature gradients are not expected in the radial direction due to the small thickness of the specimen, temperature measurement on both surfaces was not possible due to equipment restrictions.…”

“…The complete material data set used in the simulations can be found in Refs. [18,19], together with details about the measurement strategy. The temperature homogeneity is quite important to avoid detection of a misleading transient Bauschinger effect.…”

“…16MND5 has a considerably stable supercooled austenite phase in comparison to SAE 52100, which reduces the need for a sophisticated experimental set-up. Moreover, in an earlier study, our research group [18,19] developed an experimental set-up for and performed tensile tests on the supercooled austenite of SAE 52100 steel. In this study, the former approach was extended to cyclic tension-compression tests to help fill the aforementioned gap in the literature.…”

Developing a hardening process for steel micro components in a drop‐tube furnace

“…In contrast to other steel grades with a different carbon content foils made of C100 are commercially available in a thickness below 100 lm which fulfils the CRC 747 internal definition of micro sheets. This material was also chosen because of the chemical similarity to the bearing steel grade 100Cr6 with its very comprehensive data set [6,7] for thermal as well as transformation simulation. The material properties of the C100 and the 100Cr6 are considered to be sufficiently equal to get the necessary results for the for the design of process experiments.…”

Continuous bodies with thermodynamically active singular sharp interfaces

“…austenite, martensite) may differ about 1% (see e.g. [85,86]). In some cases, if high accuracy is required, this small differences may cause distortion of workpieces.…”