- Trip-Stahl
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TRIP-Stähle (engl. TRansformation Induced Plasticity, dt.: »umwandlungsbewirkte Plastizität«) sind moderne, besonders hochfeste Stahllegierungen.
TRIP-Stähle sind fester und dabei gleichzeitig dehnbarer als herkömmliche Stahlsorten. Sie ermöglichen dadurch die Herstellung leichterer Bauteile bei einer vorgegebenen erforderlichen Festigkeit und Dehnbarkeit als mit herkömmlichen Stählen. Diese Eigenschaften macht TRIP-Stähle besonders zu interessanten Werkstoffen für die Automobilindustrie, in der sie heute zunehmend Verwendung finden.
Inhaltsverzeichnis
TRIP-Effekt
Der TRIP-Effekt ist die besondere Martensitbildung bei Umformung. Dabei ist die spannungsinduzierte Martensitbildung von der verformungsinduzierten Martensitbildung abzugrenzen, da nur bei letzteren der TRIP-Effekt einsetzt. Dies bewirkt eine gleichzeitige Steigerung der Härte und Umformbarkeit bei mechanischer Umformung in der Produktherstellung oder -Verwendung. Die Ausprägung des Effekts wird hauptsächlich durch die kostengünstigen Legierungselemente Aluminium und Silizium beeinflusst. Zusätzlich können dabei wesentlich teurere Legierungselemente wie Nickel eingespart werden.
Die werkstoffeigene Streckgrenze liegt höher als bei vergleichbaren Stählen, da das Silicium die Form der Mischkristallverfestigung ermöglicht. Sobald es bei der Verformung in den plastischen Bereich kommt, beginnt der metastabile kohlenstoffreiche Austenit sich verformungsinduziert in Martensit umzuwandeln. Dadurch wird der TRIP-Stahl nach der plastischen Verformung gezielt verfestigt.
Legierungsbestandteile
TRIP-Stahl besteht hauptsächlich aus mehreren Phasen von Eisen-Kohlenstoff-Legierungen; im Wesentlichen aus Ferrit, karbidfreien Bainit und metastabilem kohlenstoffreichen Restaustenit, der sich verformungsinduziert in Martensit umwandelt. Weiter sind typische Legierungszusätze für austenitische Stähle, die sogenannten Austenitbildner Nickel, Chrom, Kobalt, Kohlenstoff, Mangan und Stickstoff üblich. Die Besonderheit, bei den TRIP-Stählen, sind höhere Legierungszusätze von Silizium und Aluminium, deren Beimengung den sogenannten TRIP-Effekt beeinflusst bzw. steuerbar macht.
Herstellung
Die gewünschte Stahllegierung wird zunächst auf die Rekristallisationstemperatur gebracht und dort eine gewisse Zeit lang belassen, um vorhandene Gitterfehler durch neue Keimbildung und Kornwachstum zu entfernen. Es liegen im Gefüge Ferrit und Austenit vor. Anschließend wird das geglühte Gefüge auf die TB Temperatur abgeschreckt, d. h., die Abkühlgeschwindigkeit muss über der kritischen sein, um diffusionsbedingte Phasenumwandlungen zu vermeiden. Es bilden sich im Gefüge folgende Bestandteile aus:
- Ferrit
- karbidfreier Bainit (deswegen werden Silicium Legierungen verwendet, die eine Karbidbildung verhindern)
- kohlenstoffreicher Austenit.
Zur Beruhigung wird das Gefüge eine Zeit lang auf der Temperatur TB gehalten und daraufhin auf die Raumtemperatur abgeschreckt zu werden. Es bildet sich dabei folgendes Gefüge aus:
- Ferrit
- karbidfreier Bainit
- metastabiler kohlenstoffreicher Austenit.
Es bildet sich bei Raumtemperatur kein Martensit, da die Martensitbildungsstarttemperatur bei hohen Kohlenstoffgehalten im Austenit unter der Raumtemperatur liegt.
Siehe auch
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