Erweiterung des Konstitutionsschaubildes für hoch Mn-haltige Stähle in Mischschweiß-verbindung durch Gefährdungsbereiche

Im Forschungsantrag geht es um vorwettbewerbliche, anwendungsorientierte Grundlagenuntersuchungen zur Verbesserung der schweißtechnischen Verarbeitung von hoch Mn-haltigen Stählen in Mischverbindung. In Deutschland stehen derzeit mehrere hoch Mn-haltige Legierungskonzepte als Stähle bzw. Schweißzusatzwerkstoffe entweder kommerziell zur Verfügung bzw. kurz vor der Markteinführung. Die Herausforderung für die thermische Fügetechnik liegt in der Integration der FeMn-Stähle in bereits bestehende Konstruktionen aus bewährten hochfesten ferritischen bzw. martensitischen Karosseriestählen. In Abhängigkeit von Fügepartner, Schweißprozess, Zusatzwerkstoff und Aufmischung kann es zu unerwünschten Erscheinungen, wie Martensitbildung, hohe Härte bzw. hohe Härtegradienten als auch schweißbedingter Rissbildung, im Mischschweißgut kommen. Um diese Gefährdungen im Voraus abschätzen und möglichst vermeiden zu können, besteht das Ziel des Vorhabens darin, das im FOSTA-Projekt P1108 entwickelte Konstitutionsschaubild für MSG-Mischschweißverbindungen hoch Mn-haltiger Stähle durch Bereiche zu erweitern, in denen mit für das Schweißgut kritischen Gefügen und Erscheinungen zu rechnen ist. Mit der Angabe dieser Gefährdungsbereiche soll den Anwendern ein hinreichendes Mittel zur Bewertung der Schweißeignung der betreffenden Legierungen und zur Herstellung eines möglichst gefährdungsarmen Schweißgutes bereitgestellt werden (ähnlich dem Schaeffler-Diagramm). Dies erleichtert u. a. die Auswahl und Entwicklung angepasster Zusatzwerkstoffe und Schweißtechnologien für die Verarbeitung der FeMn-Stähle in Mischschweißverbindung. Nutznießer der Ergebnisse sind kmU aus dem Bereich der Zuliefererindustrie der Fahrzeugbranche, die im Rahmen der Prototypenfertigung, aber auch im Serienprozess immer häufiger mit neu entwickelten hochfesten Stählen konfrontiert werden, sowie der Schweißzusatzwerkstoffentwicklung und -herstellung.

This proposal is about pre-competitive, application-oriented basic research for improving the dissimilar welding of high manganese TWIP steels. In Germany there are currently several high manganese steel concepts (steel sheets as well as filler metals) which are already commercial available or on the verge of being launched onto the market. Particular challenges in thermal joining technology result from the integration of the high manganese steels in existing structures of established high strength auto body steels, such as microalloyed steels, TRIP steels or martensitic steels. Depending on material combination, welding process, filler metal and dilution there might be adverse weld metal phenomena, such as formation of martensite, high hardness values or gradients as well as weld-induced cracking. To predict and preferably avoid these risks, the objective of the proposed research activity is to complete the constitution diagram for dissimilar GMA welding of high Mn steels developed in the FOSTA project P1108 by regions of defects, which indicate critical microstructures and phenomena in the weld metal. Therefore, the user will be provided by a sufficient instrument to evaluate the weldability of the affected alloys and to produce an unsusceptible weld metal (similar to the Schaeffler diagram). Moreover the improved constitution diagram will help to select and to develop new and adapted filler metals as well as welding technologies for dissimilar welding of high manganese steels. Small and medium-sized enterprises (SME) of the automotive supply industry, which more and more frequently are facing new high strength steel grades in prototype manufacturing and in serial production, as well as SME filler metal manufacturer will benefit from the results of the research project.