Erarbeitung einer Methodik zur semiempirischen Ermittlung der Umwandlungskinetik durchhärtender Wälzlagerstähle für die Wärmebehandlungssimulation

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11315_StefanLutz_Dissertation_OPUS.pdf (11.64 MB)
Diss. Reihe Maschinenbau, Band 325

Language
de
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2019-07-25
Issue Year
2019
Authors
Lutz, Stefan
Editor
Franke, Jörg
Hanenkamp, Nico
Merklein, Marion
Schmidt, Michael
Wartzack, Sandro
Publisher
FAU University Press
ISBN
978-3-96147-210-9
Abstract

The numerical simulation of heat treatment processes is becoming increasingly important in the design of large and complex bearing components. Since the required thermophysical and thermomechanical material properties depend strongly on the microstructural composition of the material, a precise description of the phase transformation behavior is of crucial importance for the accuracy of the heat treatment simulation. Against this background, the overall objective of this work is to generate a more detailed understanding of the factors influencing the phase transformation of through hardening bearing steels and to develop a methodology for simplified determination and exact mathematical mapping of the transformation behavior for the FE simulation of heat treatment processes. The knowledge gained in this work enables a more efficient approach to the simulation of heat treatment processes, as the time and effort for characterizing new material batches as well as known materials with different austenitizing conditions is considerably reduced. In addition, the quality of the simulation results is significantly improved by the more accurate mapping of the transformation behavior.

Abstract

Die numerische Simulation von Wärmebehandlungsprozessen gewinnt bei der Auslegung großer und komplexer Wälzlagerkomponenten zunehmend an Bedeutung. Da die hierfür benötigten thermophysikalischen und thermomechanischen Werkstoffkennwerte stark von der jeweiligen Gefügezusammensetzung des Werkstoffes abhängen, ist eine exakte Beschreibung des Umwandlungsverhaltens von entscheidender Bedeutung für die Genauigkeit der Wärmebehandlungssimulation. Vor diesem Hintergrund ist es das übergeordnete Ziel dieser Arbeit, ein genaueres Verständnis der Einflussfaktoren auf die Phasenumwandlung von durchhärtenden Wälzlagerstählen zu generieren sowie eine Methodik zur vereinfachten Kennwertermittlung und exakten mathematischen Abbildung des Umwandlungsverhaltens für die FE-Simulation von Wärmebehandlungsprozessen zu erarbeiten. Durch die gewonnenen Erkenntnisse wird der Aufwand für die Charakterisierung neuer Werkstoffchargen sowie bekannter Werkstoffchargen bei abweichenden Austenitisierungsbedingungen reduziert und die Genauigkeit der Simulationsergebnisse entscheidend erhöht.

Series
FAU Studien aus dem Maschinenbau
Series Nr.
325
Citation
mb.fau.de/diss
Notes
Parallel erschienen als Druckausgabe bei FAU University Press, ISBN: 978-3-96147-209-3
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