HTM Journal of Heat Treatment and Materials

Published by De Gruyter

Volume 70 Issue 1

Issue of HTM Journal of Heat Treatment and Materials

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Contents
Journal Overview

Veranstaltungen/Events

February 6, 2015

Veranstaltungen in Zusammenarbeit mit der AWT

Page range: A7-A7

HTM-Praxis

Publicly Available February 6, 2015

Inhalt/Contents

Publicly Available February 6, 2015

Kurzfassungen/Abstracts

February 6, 2015

Fachbeiträge/Technical Contributions

Open Access February 6, 2015

Werkstofftechnische Grundlagen des Biegerichtens

B. Scholtes, A. Ellermann, D. Baunack, A. Kraus, W. Zinn

Page range: 4-18

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Abstract

Kurzfassung In der vorliegenden Arbeit werden wesentliche materialwissenschaftliche Aspekte des Biegerichtens angesprochen. Zunächst werden die Grundlagen des Biegeversuchs und die auftretenden inhomogenen Verteilungen von Spannungen und Deformationen beschrieben. Dann wird am Beispiel des Stahls 42CrMoS4 in unterschiedlichen Wärmebehandlungszuständen auf die Eigenspannungsentstehung eingegangen, wobei sowohl die Wirkung unterschiedlicher Verformungsgrade als auch des Gefügezustands aufgezeigt wird. Durch Biegerichten werden in Stählen Makro- und Mikroeigenspannungen erzeugt. In Verbindung mit den eingebrachten bleibenden Deformationen führen sie bei einer weiteren Beanspruchung zu charakteristischen Änderungen des Verformungsverhaltens. Dabei ist wesentlich, ob die Beanspruchung der Verformung beim Richten gleich- oder entgegengerichtet ist. Im letzteren Fall tritt ein ausgeprägter Bauschingereffekt auf, der zu deutlich verminderten Festigkeiten führt. Es wird gezeigt, dass der Festigkeitsverlust sowohl vom Ausmaß der Vorverformung beim Richten als auch vom Gefügezustand abhängt und ausgeprägter ist als bei einachsig-homogener Zug-Druck-Beanspruchung. Bei restaustenithaltigen Zuständen können durch Biegerichten beanspruchungsinduzierte Phasenumwandlungen auftreten, die vom Vorzeichen der Beanspruchung abhängen. Abschließend werden noch einige besondere Aspekte angesprochen, die bei inhomogenen Gefügezuständen in einsatzgehärteten Komponenten vorliegen.

February 6, 2015

Investigation on the Microstructural Evolution in a Medium-Mn steel (X10Mn5) after Intercritical Annealing*

K. Steineder, R. Schneider, D. Krizan, C. Béal, C. Sommitsch

Page range: 19-25

Abstract

TRansformation Induced Plasticity (TRIP)-assisted Medium-Mn steels, with Mn-contents in the range of 4–10 ma.-%, have recently gained a lot of interest due to their promising mechanical properties. This steel group contains ≥ 30 % of retained austenite, which is stabilized by Carbon and mainly Manganese during intercritical annealing. The present work investigated the influence of annealing temperature and cooling rate on the microstructural evolution by means of dilatometry. Two thermodynamical models for the prediction of optimal annealing temperature and maximum retained austenite content have also been thoroughly evaluated. For further characterization, scanning electron microscopy, EBSD, micro-hardness testing and X-ray diffraction were carried out. The investigations manifested a pronounced influence of both annealing temperature and cooling rate, on the phase fractions of ferrite, austenite and martensite, which must be taken into account by design of batch annealing route for Medium-Mn TRIP steels in order to obtain superior combination of strength and ductility.

February 6, 2015

FEM Analysis of Friction for Pressing Dies Controlled by Shot Treatment

K. Abe, H. Fukaura, M. Aramaki, O. Furukimi

Page range: 26-32

Abstract

The finite element method (FEM) analysis of elastic-plastic deformation was applied to examine the effect of surface texture controlling of dies by means of hybrid-shot (double shot by two different kinds of particles) treatment on the galling property applied to high tensile strength steel sheets. The FEM analysis results showed that the apparent friction coefficient, which was calculated from pressing load and the drawing force, increased with each increase in the pressing load. The experimental results from the drawing tests with lubricant oil showed that the friction coefficient of the die after hybrid-shot treatment decreased slightly with the increase of the pressing load. On the other hand, the friction coefficient of the die without shot treatment, (i.e. nearly flat surface), slightly increased with the increase of the pressing load due to the digging effect. These findings reveal that the effect of surface texture of dies was caused not only by the elastic-plastic deformation but also by the oil lubrication condition. The FEM analysis was therefore performed by taking into account the digging effect as well as the micro-oil pool effect. The experimental result in the case of hybrid-shot dies corresponds well to the FEM result by adopting the virtual oil model where the oil segment was defined as an elastic solid body.

February 6, 2015

Adaptive Finite-Elemente-Simulation des Mehrfrequenz-Induktionshärtens in 3-D*

T. Petzold, D. Hömberg, D. Nadolski, A. Schulz, H. Stiele

Page range: 33-39

Abstract

Kurzfassung Induktionshärten ist ein energieeffizientes Wärmebehandlungsverfahren , das sich optimal in Produktionslinien integrieren lässt. Die schnelle, auf oberflächennahe Bereiche beschränkte Wärmebehandlung erfordert eine präzise Prozessführung, da Energieeinbringung und Temperaturverteilung exakt auf Bauteilgeometrie und Werkstoff abgestimmt sein müssen. Numerische Modellierung des Verfahrens kann eine Vielzahl prozessspezifischer Aspekte berücksichtigen und somit eine Vorhersage des Härteergebnisses ermöglichen. Der Artikel beschreibt die 3-D-Simulation des Mehrfrequenz-Induktionshärtens von Zahnrädern. Das zugrundeliegende Modell besteht aus einem gekoppelten, nichtlinearen System partieller Differentialgleichungen zur Bestimmung der elektromagnetischen Felder, der Temperatur- und der Phasenverteilung im Bauteil. Das Problem stellt aufgrund des Skin-Effekts und des Auftretens verschiedener Zeitskalen für die verschiedenen physikalischen Prozesse ein nichtlineares Mehrskalenproblem in Ort und Zeit dar. Die resultierenden Gleichungen werden mit Hilfe adaptiver Finite-Elemente-Methoden gelöst. Die Berücksichtigung von Nichtlinearitäten in Form von temperaturabhängigen Materialparametern sowie einer vom Magnetfeld selbst abhängigen magnetischen Permeabilität ist zur Reproduktion experimenteller Ergebnisse unerlässlich. In den experimentell verifizierten Beispielrechnungen des induktiven Randschichthärtens für Zahnräder kann eine sehr gute Übereinstimmung zwischen den experimentell ermittelten und den berechneten Temperatur- und Härteprofilen erzielt werden.

February 6, 2015

Neue Anwendungsbereiche numerischer Simulation beim induktiven Randschichthärten mit Feldkonzentratoren*

D. Schlesselmann, Z. Yu, A. Dalinger, B. Nacke

Page range: 40-49

Abstract

Kurzfassung In diesem Artikel werden zwei Neuerungen bei der numerischen Simulation von induktiven Randschichthärteprozessen vorgestellt, welche bei schwierigen Fragestellungen als unterstützendes Werkzeug zur Prozessauslegung verwendet werden können. Zum einen wird ein 3-D-Modell für die Simulation beim Vorschubhärten komplexer Bauteile gezeigt. In diesem Fall steht das Konzept der Modellierung im Fokus. Für einen Härteinduktor mit einer sehr aufwendigen Bestückung an Feldkonzentratoren, welcher beim Härten von Großlager-innenringen zum Einsatz kommt, wird die Anwendung beispielhaft demonstriert. Es wird gezeigt, dass das Modell durch den Vergleich von Simulationsergebnissen und Experimenten verifiziert werden konnte. Zum anderen wird ein inverses, numerisches Berechnungsverfahren vorgestellt, welches sich auf die Verwendung von Optimierungsalgorithmen stützt. Ausgehend von einem Härteprofil wird dabei auf die Abmessungen und die Position des Induktors relativ zum Werkstück sowie die elektrischen Parameter zurückgeschlossen. Anhand des Beispiels einer Hohlwelle wird gezeigt, dass mithilfe dieses Ansatzes eine effektive Prozessauslegung erfolgen kann.

February 6, 2015

Korrosionsverhalten von plasmanitrierten und Diamond Like Carbon (a-C:H:Si) beschichteten niedriglegierten Stählen

C. Dipolt, G. Mori, R. Holecek

Page range: 50-55

Abstract

Kurzfassung Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Korrosionsbeständigkeit von plasmanitrierten und Diamond Like Carbon (DLC) beschichteten Proben aus dem Werkstoff 1.7225 (42CrMo4) zu untersuchen und einer handelsüblichen 2-lagigen Hartchromschicht auf dem gleichen Substrat gegenüberzustellen. Das Schichtsystem, hergestellt durch Plasmanitrieren und a-C:H:Si-Beschichten, zeigt sehr hohen Widerstand gegenüber Korrosion in neutralen und chloridhaltigen Medien und kann technisch eine Alternative für Hartchrom sein.

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