Charakterisierung von Randentkohlungsvorgängen bei der Austenitisierung des Wälzlagerstahls 100Cr6. Teil 2: Modellierung des Kohlenstoff-Tiefenverlaufs mit Hilfe der Methode der Finiten Elemente

✍ Scribed by J. Gegner; W. Nierlich; A. Öchsner; P.-J. Wilbrandt; R. Kirchheim

• Publisher: John Wiley and Sons
• Year: 2003
• Tongue: English
• Weight: 390 KB
• Volume: 34
• Category: Article
• ISSN: 0933-5137
• DOI: 10.1002/mawe.200390143

✦ Synopsis

Abstract

Die quantitative Messung von Kohlenstoff‐Tiefenverläufen stellt eine wesentliche Voraussetzung zur werkstoffkundlichen Beurteilung von Randschichteigenschaften bei Entkohlungsvorgängen dar. Dies wurde in Teil 1 der vorliegenden Arbeit an zwei in unterschiedlich oxidierender Atmosphäre austenitiserten Proben aus durchhärtendem Wälzlagerstahl 100Cr6 (SAE 52100) durch abstandsabhängige Bestimmung der Härte, Eigenspannungen und röntgenographischen Halbwertsbreiten ({211} α’‐Fe Beugungslinie) gezeigt. In der Praxis ist es wichtig, Kohlenstoff‐Konzentrationsverläufe unter herrschenden Wärmebehandlungsbedingungen vorherzusagen oder darauf anhand von Profilmessungen zurückzuschließen. Deshalb stellt Teil 2 ein mit Hilfe der Finite‐Elemente‐Methode (FEM) entwickeltes Simulationswerkzeug vor, das auf einem verfeinerten Kinetikmodell für einen diffusionsgesteuerten Prozess beruht. Es berücksichtigt neben der Konzentrationsabhängigkeit des Diffusionskoeffizienten auch die entkohlungsbedingte Austenit‐Ferrit‐Phasenumwandlung, den zeitlich veränderlichen Einfluss der Verzunderung und variierende Atmosphärenverhältnisse. Die Interpretation der mittels Sekundärionenmassenspektrometrie (SIMS) in der Randschicht der beiden 100Cr6‐Proben sehr genau gemessenen Kohlenstoff‐Tiefenverläufe bestätigt die Anwendungsmöglichkeiten des neuen numerischen Werkzeugs.