Optimization of austenitization time for press hardening of steels by using Hollomon‐Jaffe parameter

Abstract

Das Presshärten ermöglicht als Kombinationsprozess aus Wärmebehandlung und Formgebung die Herstellung von hochfesten Karosseriestrukturbauteilen aus Stahl im Serienmaßstab. Der konventionelle Austenitisierungsprozess im Ofen bestimmt dabei maßgeblich die Prozessgesamtdauer. In dieser Arbeit wird ein alternativer Ansatz zur herkömmlichen, auf Zeit‐Temperatur‐Austenitisierungsschaubildern oder Erfahrungswerten beruhenden, Ermittlung der nötigen Austenitisierungszeit untersucht. Die Berechnung der optimalen Austenitisierungszeit basiert dabei auf experimentell gewonnenen Werkstoffkennwerten. Die Grundlage zur phänomenologischen Beschreibung des Austenitisierungsvorgangs bildet der durch den Hollomon‐Jaffe Parameter beschriebene Zusammenhang zwischen Temperatur und Zeit für den Reaktionsfortschritt thermisch aktivierter Prozesse. Die nötigen Werkstoffkennwerte werden mittels Austenitisierungsversuchen in einem Dilatometer anhand von Kleinproben bestimmt. Die Anwendbarkeit dieses Parameters zur Berechnung der optimalen Austenitisierungsdauer für isotherme und prozessnahe Temperaturführung wird für die Stähle 22MnB5 und X15Cr13 exemplarisch beschrieben und nachgewiesen.