Mikrostrukturen und mechanische Eigenschaften von hochfesten Fe‐Mn‐Al‐C Leichtbau-TRIPLEX-Stählen

Hochfeste TRIPLEX Leichtbaustähle der generischen Zusammensetzung Fe‐xMn‐yAl‐zC enthalten 18 ‐ 28 % Mangan, 9 ‐ 12 % Aluminium und 0,7 ‐ 1,2 % C (in Massen %). Die Mikrostruktur besteht aus einer austenitischen γ‐Fe(Mn, Al, C) Festkörperlösung mit einer feinen Dispersion von nanoskaligen κ‐Karbiden (Fe,Mn) 3 AlC 1‐x und α‐Fe(Al, Mn) Ferrit mit variierenden Volumenanteilen. Die berechnete Gibbs freie Energie der Phasentransformation γ fcc → ∊ hcp beträgt ΔG γ→∊ = 1757 J/mol und die Stapelfehlerenergie wurde zu Γ SF = 110 mJ/m 2 bestimmt. Dies deutet darauf hin, dass die Austenit sehr stabil ist und keine spannungsinduzierten ∊‐Martensite gebildet werden. Mechanisches Zwillingswachstum ist während der plastischen Verformung fast vollständig gehemmt. Die TRIPLEX-Stähle weisen eine niedrige Dichte von 6,5 bis 7 g/cm 3 und überlegene mechanische Eigenschaften auf, wie eine hohe Festigkeit von 700 bis 1100 MPa und Gesamtdehnungen von bis zu 60 % und mehr. Die spezifische Energieabsorption, die bei hohen Verformungsraten von 10 3 s −1 erreicht wurde, beträgt etwa 0,43 J/mm 3 . TEM-Untersuchungen zeigten eindeutig, dass die Bildung homogener Scherbanden, begleitet von Versetzungsbewegungen, in deformierten Zugproben stattfindet. Der dominante Verformungsmechanismus dieser Stähle ist die scherbandeingeleitete Plastizität ‐SIP-Effekt‐, die durch die uniforme Anordnung von nanoskaligen κ‐Karbidkristallen, die kohärent zur austenitischen Matrix sind, aufrechterhalten wird. Die hohen Fließspannungen und Zugfestigkeiten werden durch effektive Festkörperverfestigung und überlagerte Dispersion verstärkung verursacht.