Charakterisierung des Faserverlaufs in umgeformten Stählen und dessen Auswirkung auf mechanische Eigenschaften

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In der Massivumformung von Stählen spielt der Faserverlauf eine zentrale Rolle für die Beurteilung der Güte umgeformter Bauteile. Die Struktur ist in der Literatur nur unzureichend definiert. Experimentelle Untersuchungen zeigen, dass die durch das Warmwalzen entstandenen Mangansulfide (MnS) hauptsächlich für diese Struktur verantwortlich sind. Mittels Rasterelektronenmikroskopie werden die Form- und Orientierungsänderungen von MnS und anderen Einschlüssen vom stranggegossenen über den warmgewalzten bis zum in Walzrichtung gestauchten Stahl bei Raumtemperatur und 1250° C analysiert. Die Gestaltänderung von MnS beim Stauchen senkrecht zur Walzrichtung bei 1250° C ermöglicht die Erstellung von Fließkurven für eine FEM Umformsimulation. Bestimmte mechanische Eigenschaften, wie die Kerbschlagarbeit, werden durch MnS beeinflusst, was zu anisotropen Verhältnissen führt. Die Bruchoberflächen der Kerbschlagbiegeproben zeigen den Einfluss der Morphologie und Orientierung von MnS auf die Kerbschlagarbeit. Stauchen in Walzrichtung bei 1250° C verändert die ursprüngliche Anisotropie der Kerbschlagarbeit von Längs- zu Querrichtung hin zu einem isotropen Zustand. Spannungsverhältnisse um MnS unter mechanischer Belastung verdeutlichen die potenziell vorschädigende Wirkung der Morphologie und Orientierung. Anhand von Beispielbauteilen wird dieser Effekt bei abgeflachten MnS verdeutlicht. Eine FEM Umformsimulation des zylindrischen Stauchens z