Experimentelle und numerische Untersuchung des induktiven Anlassens eines Vergütungsstahles*

Abstract

KurzfassungDas induktive Anlassen bekommt aufgrund der kurzen Prozesszeiten und der dadurch wirtschaftlicheren Produktionsmöglichkeiten vor allem bei Stabmaterial eine immer größere Bedeutung. Allerdings kommt es durch die schnelle Erwärmung und die kurzen Haltedauern zu einer veränderten Ausscheidungskinetik und dadurch zu einem unterschiedlichen Härte-Anlass-Verhalten gegenüber einer konventionellen Wärmebehandlung. Des Weiteren tritt bei der induktiven Erwärmung das Problem des sogenannten “Skin-Effekts“ auf, welcher bei schlechter Prozesssteuerung zu einer überhöhten Randtemperatur, verglichen mit der im Kern, führt. Diese prozessbedingten Charakteristika erschweren das Verständnis der Auswirkung des Prozesses auf die Mikrostruktur des untersuchten Vergütungsstahles. Diese Arbeit möchte daher mithilfe eines kombinierten Ansatzes aus Experimenten an einer Laborinduktionsanlage und Simulationen mithilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) die Optimierung bzw. individuelle Feineinstellung von induktiven Anlassvorgängen für Stab-Geometrien aus dem betrachteten Werkstoff aufzeigen. Dazu wurde mittels FEM-Simulationen die zeitliche Entwicklung des Temperaturfeldes im Werkstück berechnet und diese mit experimentellen Resultaten zu Mikrostruktur, Härte und Zähigkeit in Verbindung gebracht.

Effect of Initial Microstructure, Heating Rate, and Austenitizing Temperature on the Subsequent Formation of Martensite and Its Microstructural Features in a QT Steel

“…Inverse pole figures of samples FP‐10‐950 a), FP‐10‐1050 b), SA‐10‐950 c), and SA‐10‐1050 d). The thick black lines encircle a representative initial austenite grain . Black Arrows in a) are pointing at areas where scattered indexing can be found due to low image quality.…”

“…Due to high heating rates and the practical avoidance of holding times induction heat treatment offers higher productivity compared to a conventional furnace heat treatment . However, the much faster induction heat treatment processes lead to differences regarding the resulting microstructures compared to conventional heat treatment . Due to high heating rates, phase transformation is shifted to higher temperatures .…”

Design of induction tempering of surface hardened components

“…The interest in induction tempering has grown in the last years, since in comparison to the conventional treatment (i.e. in oven), the process time is significantly reduced (seconds instead of hours) [2][3][4][5][6]. Moreover, induction tempering is easily embeddable in the production line.…”

Investigation of Size Effects Due to Different Cooling Rates of As-Quenched Martensite Microstructures in a Low-Alloy Steel

“…However, no size effect with regard to the cooling rate was found in [25]. The effects of process parameters related to induction hardening on phase transformation including microstructure size effects were recently investigated in [26][27][28][29][30][31][32][33][34].…”