Versagensmechanismen in mischkristallverfestigtem Gusseisen mit Kugelgraphit
Motivation
Gusseisen mit Kugelgraphit (GJS) ist wegen seiner hervorragende Gießeigenschaften und geringen Kosten bei gleichzeitig besten mechanischen Eigenschaften in zahlreichen Anwendungsfeldern, wie beispielsweise der Windenergie, beliebt. Neben den konventionellen Güten, weisen die neu entwickelten, mit Silizium mischkristallverfestigten Sorten, ein hohes Potential auf, um die Festigkeit bei gleichzeitig hoher Bruchdehnung weiter zu steigern. Mischkristallverfestigtes Gusseisen kann allerdings temperatur- und lastfallabhängig unvorhersehbar sprödes Bruchverhalten aufweisen. Eigene Vorarbeiten zu diesem Projektantrag haben gezeigt, dass dies insbesondere mit der Bildung einer B2-Überstruktur zusammenhängt, die bei erhöhten Siliziumgehalten vermehrt im ferritischen Matrixgefüge zu beobachten ist.
Zielstellung
In diesem Forschungsvorhaben soll die örtliche Verteilung der Überstruktur im ferritischen Matrixgefüge sowie ihr Einfluss auf Versagensmechanismen und das Bruchverhalten grundlegend untersucht und erklärt werden. Übergeordnetes Ziel des Vorhabens ist außerdem die durchgängige Simulation der Entstehung und Wechselwirkung von Mikroseigerungen der Elemente Silizium und Aluminium während der Erstarrung und eutektoiden Umwandlung sowie deren Auswirkung auf mechanische Werkstoffeigenschaften.
Projektinhalte
- Grundlegende Untersuchung der Bildung von Mikroseigerungen und resultierenden Überstrukturen in mischkristallverfestigtem Gusseisen mit Kugelgraphit
- Herstellung, Analyse und mechanische Charakterisierung von Modelllegierung mit unterschiedlichen Gehalten von Silizium, Aluminium und daraus resultierenden Überstrukturgehalten
- Mikroseigerungssimulationen und 3D-Erstarrungssimulation von mischkristallverfestigtem Gusseisen mit Kugelgraphit
- Entwicklung und Verifikation eines mikromechanischen Modells für mischkristallverfestigtes GJS unter Berücksichtigung von Mikroseigerungen
- Aufbau einer Simulationskette und Anwendung zur simulationsgestützten Legierungsentwicklung
Partner
Gießerei-Insitut, RWTH Aachen University (GI)
Projektfinanzierung
