The effect of tempering on carbide-free bainitic steel

Abstract

Diese Studie untersucht die mikrostrukturelle Entwicklung eines karbidfreien bainitischen Stahls mit einer chemischen Zusammensetzung von 0,4 Gew.-% C, 1,5 Gew.-% Mn und 1,5 Gew.-% Si während der isothermen Wärmebehandlung. Der Schwerpunkt liegt auf der Charakterisierung der qualitativen und quantitativen Veränderungen der Mikrostruktur in Abhängigkeit von drei verschiedenen isothermen Umwandlungstemperaturen (450 °C, 400 °C und 350 °C) und drei unterschiedlichen Haltezeiten (5 min, 30min und 600 min) innerhalb des bainitischen Umwandlungsbereichs. Für jede Temperatur wurden alle drei Haltezeiten angewendet. Jede Probe wurde vor der isothermen Umwandlung 10 Minuten lang bei 900 °C austenitisiert.Zusätzlich wurde die Martensitstarttemperatur für diese Legierung bestimmt. Ein dilatometrisches Wärmebehandlungsverfahren wurde verwendet, um die thermischen Zyklen anzuwenden und das Umwandlungsverhalten genau zu überwachen.Anschließend wurde eine Mikrostrukturanalyse mittels optischer Lichtmikroskopie und Rasterelektronenmikroskopie (REM im Sekundärelektronenmodus (SE)) durchgeführt, um morphologische Veränderungen sichtbar zu machen. Mit Hilfe der Elektronenrückstreubeugung (EBSD) wurden die kristallographischen Orientierungen, die Phasenverteilung und -menge bestimmt, während die Röntgenbeugung (XRD) eine quantitative Analyse des Restaustenitgehalts und der Stabilität lieferte.

This study investigates the microstructural evolution of a carbide-free bainitic steel with a chemical composition of 0.4 wt% C, 1.5 wt% Mn, and 1.5 wt% Si during isothermal heattreatment. The primary focus lies in characterising the qualitative and quantitative changes in microstructure as a function of three different isothermal transformation temperatures (450°C, 400°C, and 350°C) and three distinct holding times (5 min, 30min, and 600 min) within the bainitic transformation range. For each temperature, all three holding times were applied. Each sample was austenitised at 900°C for 10 minutes prior to isothermal transformation. Additionally, the martensite start temperature was determined for this alloy. A dilatometric heat treatment procedure wasused to apply the thermal cycles and monitor transformation behaviour precisely.Subsequent microstructural analysis was performed using optical light microscopy and scanning electron microscopy (SEM in secondary electron (SE) mode) to visualise morphological changes. Electron backscatter diffraction (EBSD) was used to determine crystallographic orientations, phase distribution and quantity, while X-ray diffraction (XRD) provided quantitative analysis of the retained austenite content and stability.