CD-Labor für Diffusions- und Segregationsvorgänge bei der Produktion hochfesten Stahlbands

Physikalische und chemische Prozesse an der Oberfläche von hochfesten Stahlbändern stehen im Zentrum der Forschungstätigkeit. Das hier erarbeitete Verständnis wird in der Folge zu einer optimierten Stahlproduktion beitragen.

Gezielte Laborversuche und Simulationen werden genutzt, um umfassendes Verständnis speziell für die Oberfläche von hochfesten Stahlbändern zu erarbeiten. Durch die Produktion höher- und höchstfester Stahlsorten haben physikochemische Oberflächenvorgänge für diese Stahlbänder immer größere Bedeutung erhalten. Diese Stähle müssen nicht nur immer härter, beständiger und verarbeitungsfreundlicher werden, sondern auch eine fehlerfreie Oberfläche aufweisen. Auf dem Weg vom Block des gegossenen Stahls bis zum verzinkten Stahlblech werden viele Produktionsschritte durchlaufen.

Während der Produktion kommt es zur Anreicherung bestimmter, zum Teil ungewollter Elemente in den Stahllegierungen. Im Rahmen der Forschungstätigkeit wird dabei insbesondere den Elementen Wasserstoff und Sauerstoff Aufmerksamkeit gewidmet. Diese diffundieren während einiger Produktionsschritte von der Oberfläche in die Stahllegierung hinein.

Speziell wird die sogenannte Korngrenzoxidation analysiert. Bei dieser diffundieren Sauerstoffatome entlang der Korngrenzen der Materialkörner in die Stahllegierung hinein und oxidieren das Material entlang der Diffusionsstrecke. Dies kann auch wesentlich durch Diffusion von metallischen und nicht metallischen Legierungsbestandteilen an die Korngrenzen (Segregation) beeinflusst werden. Auf Grundlage der Analyse wird dieser insbesondere beim Heißwalzen von Stahlbändern auftretende Effekt anschließend auch modelliert und somit einer Simulation zugänglich gemacht. Weiters führt das Abbeizen von – herstellungstechnisch bedingten – Oxidschichten oftmals zu einer unregelmäßigen Oberfläche, die insbesondere durch eben diese Korngrenzoxide verursacht wird. Die Vorgänge, die dabei eine Rolle spielen, werden beim Partner an der TU Wien erforscht.

Wasserstoff wiederum kann bei nasschemischen Reinigungsschritten und beim Verzinken in die Stahllegierung diffundieren. Bei hochfesten Stählen kann dies zu Sprödbrüchen des Materials führen. Daher wird als Teil der Entwicklungsarbeit ein hochempfindliches, nicht invasives Messverfahren entwickelt, das die Messung von Wasserstoff im Stahl ermöglicht.

Die Beurteilung der Auswirkungen dieser Prozesse auf die Weiterverarbeitung und Nutzung der Stahlsorten ist genauso Ziel der Tätigkeit wie die Erweiterung des Verständnisses für ihre physikochemischen Grundlagen.