Bainit aus der Umformhitze im weltweit modernsten Drahtwalzwerk

16. Februar 2022 |

Bainit, auch als Zwischenstufengefüge bezeichnet, ist ein Gefüge, welche bei der Wärmebehandlung von kohlenstoffhaltigem Stahl durch isotherme bzw. langsam kontinuierliche Abkühlung entsteht. Bainitische Gefüge bilden sich bei Temperaturen bzw. Abkühlgeschwindigkeiten, welche zwischen denen für die Perlit- bzw. Martensitbildung liegen.

Bainitische Stähle können sehr viele positive Eigenschaften mit sich bringen und finden ihren Anwendungsbereich unter anderem in der Schraubenfertigung für die Automobilindustrie (z.B. Fahrwerksschrauben oder Motorschrauben) oder für die höherwertigere Befestigungsindustrie (Flow-Drill Schrauben oder erdbebensichere Befestigungselemente).

Matthew Galler, F&E voestalpine Wire Technology

Die konkreten Vorteile des bainitischen Gefüges ergeben sich im Vergleich zum martensitischen Gefüge aufgrund der Widerstandsfähigkeit des Bainit in Bezug auf die Wasserstoff-induzierte Spannungsrisskorrosion.

So können durch die Verwendung von bainitischen Gefügen in Schrauben höhere Festigkeitsklassen als Standardwerte (12.9 bzw. 10.9 in korrosiver Umgebung) erreicht werden. Die höheren Festigkeitsklassen von bis zu 1800MPa Zugfestigkeit bei bestimmten Schrauben, ermöglichen im automotiven Leichtbau Gewichtseinsparungen und fördern das Konzept des Downsizings.

Aktuell einzigartig: Bainit aus der Umformhitze im modernsten Walzwerk

Neben den klassischen Herstellrouten für bainitische Stähle wird aktuell weltweit einzigartig und erfolgreich, im modernsten Walzwerk der voestalpine Wire Technology, auch ein Konzept verfolgt, welche die teuren und CO₂-intensiven Produktionsschritte des Schlussvergüten bzw. GKZ-Glühens obsolet werden lassen: die Entstehung des bainitischen Gefüges direkt in der Umformhitze. Somit profitieren unsere Kunden von einer Reduktion des CO₂-Fußabdruckes bei gleichzeitigem Gewinn von Duktilität und Wasserstoffbeständigkeit bei hochfesten Werkstoffen.

Unsere F&E Kompetenz ermöglicht diese maßgeschneiderte Drahtlösungen. In Zusammenarbeit mit der Montanuniversität Leoben und einigen Kernkunden, sind in den Forschungseinrichtungen der voestalpine hochwertige Legierungskonzepte erarbeitet worden. Mit dem voestalpine-eigenen Metallurgielabor (MetLab) und dem Technikum Metallurgie (TechMet) stehen dazu weltweit einzigartige Forschungsanlagen zur Verfügung, mit denen neue Legierungen in kleinstem Maßstab getestet und innoviert werden können.

Durch weiterführende Erprobungen im Technikum Draht können die Materialeigenschaften genau definiert werden. Kleinstserien und die enge Abstimmung mit der Prozesstechnik im Drahtwalzwerk erlauben diese effiziente Materialentwicklung.

Prototypen am Sprung zur Serie

Aktuell befinden sich drei Legierungen mit bainitischer Gefügestruktur, direkt aus der Umformhitze, in der Erprobung als Prototyp. Eine weitere, bei der eine kundenseitige Isothermsalzbad-Schlussverfügung notwendig ist, steht vor dem Sprung zur Serienproduktion.