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Modellierung und Simulation thermochemischer Wärmebehandlungsverfahren

ArbeitsgruppeAG Modellierung und PDEs
Leitung: Prof. Dr. Michael Böhm ((0421) 218-63841, E-Mail: mbohm@math.uni-bremen.de)
Bearbeiter: Dr. Yakub Tijani
Projektförderung: Zentrale Forschungsförderung der Universität Bremen
Projektpartner: Prof. Dr. Franz Hoffman, Institut für Werkstofftechnik, Universität Bremen
Laufzeit: 01.01.2005 - 30.06.2008

Bild des Projekts Modellierung und Simulation thermochemischer Wärmebehandlungsverfahren Die Wärmebehandlung von Stahl ist eines der wichtigsten Bestandteile des industriellen Produktionsprozesses, insbesondere die Nitrierung und die Aufkohlung. Während numerische Simulationen des Aufkohlprozesses mittlerweile in der Industrie weit verbreitet sind, gibt es bisher nur wenige Publikationen und keine industriellen Anwendungen, die sich mit der Simulation von Nitrierung und von Nitrocarburieren befassen. Diese Lücke soll in dem vorliegenden Projekt geschlossen werden. Die Hauptprobleme bei der Simulation sind komplexe aber nicht unlösbare Kopplungen zwischen verschiedenen physikalischen Effekten: binäre oder ternäre Diffusion, das Wachstum einer Verbund-Schicht und die Ausbildung von Ablagerungen.
Das Institut für Werkstofftechnik (IWT) Bremen liefert bei diesem Projekt die experimentellen Daten und die Erfahrung beim Nitrieren bzw. Nitrocarburieren. Die numerischen Simulationen sollen am ZeTeM entwickelt und getestet werden. In einem 2008 erfolgreich abgeschlossenen Dissertationprojekt innerhalb der Doktorandengruppe SCiE wurde daher ein Phasenfeldmodell für die Gasnitrierung von Stahl entwickelt und der Einfluss verschiedener Parameter wie z.B. die Oberflächenenergie und die Oberflächenmobilität untersucht. Das Modell gibt in vereinfachten Situationen bereits die Messwerte korrekt wieder und bildet die Grundlage für weitere Untersuchungen.