HiPerComp Projekt 2: Entwicklung von Wärmebehandlungskonzepten zur Einstellung beanspruchungsgerechter Gefüge

Aus dem Zwang zur Erhöhung der spezifischen Beanspruchbarkeit der Werkstoffe folgt die Notwendigkeit, die vorherrschenden Schädigungsmechanismen besser zu verstehen und die Beanspruchbarkeit durch die Weiterentwicklung bestehender Werkstoffe bzw. die Entwicklung neuer Werkstoff- und Wärmebehandlungskonzepte zu erhöhen. Bei diesen Arbeiten stehen insbesondere die Erhöhung der Prozesssicherheit, die Unempfindlichkeit der Bauteile gegenüber Überlasten sowie die Unempfindlichkeit des Werkstoffs gegenüber Werkstoffversagen an Einschlüssen im Fokus der Arbeiten und eher weniger die alleinige Steigerung der Festigkeit. Daraus folgt, dass das bisherige Konzept bei der Weiterentwicklung hoch und höchst beanspruchbarer Werkstoffe überdacht und geändert werden muss. Bislang wurde und wird die hohe Beanspruchbarkeit dadurch erzielt, dass hochreine Werkstoffe zum Einsatz kommen. Hierdurch konnten zwar hohe Festigkeiten erreicht werden, allerdings stieg auch die Empfindlichkeit gegenüber Einzelstörungen, wie vereinzelten harten Einschlüssen oder Clustern sonst zulässiger kleiner Einschlüsse in kritischen Bereichen des Bauteils. Die Zielsetzung des Gemeinschaftsvorhabens „HiPerComp - Innovative Konzepte zur Steigerung der Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit hochbe- anspruchter Bauteile“ (www.hipercomp.de) liegt auf der signifikanten Erhöhung der Unempfindlichkeit des Werkstoffs gegenüber dem Versagen an Einzeleinschlüssen oder Einschlussclustern. Dieses Ziel wurde durch die interdisziplinäre Kooperation von Metallurgen (Stahlentwicklung, -herstellung, Halbzeugherstellung), Werkstofftechnik / Wärmebehandlung, Konstruktion und Werkstoff- bzw. Bauteilerprobung in insgesamt sechs Projekten erarbeitet. Das Hauptziel des Projektes „Entwicklung von Wärmebehandlungskonzepten zur Einstellung beanspruchungsgerechter Gefüge“ lag in der Entwicklung von industriell anwendbaren Wärmebehandlungsmethoden für die neu entwickelten Werkstoffe, um die Verfestigungspotenziale dieser Stähle im industriellen Maßstab nutzen zu können. Folgende Maßnahmen wurden im Projekt im Detail untersucht:

1. Härten durch kohärente Ausscheidungen,
2. Härten durch aluminiumhaltige κ-Karbide,
3. Mischkristallverfestigung durch Silizium,
4. Kornfeinung,
5. Ausnutzung der verformungsinduzierten Martensitbildung