Bei der Gestaltung von Stahlwerkstoffen und Stahlerzeugnissen sind ökologische Auswirkungen über die Herstellung hinaus auch hinsichtlich ihrer Nutzung und ihrer Wiederverwertung zu berücksichtigen. Anforderungen ergeben sich aus rechtlichen und politischen Zwängen. Konkretisiert sind sie von der Automobilindustrie hinsichtlich des Recyclings und Leichtbaus. Ökobilanzen für Stahlerzeugnisse zeigten für Automobilprodukte bei der Werkstoffherstellung ein geringes und bei der Nutzung ein hohes Verbesserungspotential. Eine grundlegende Änderung der Praxis des Stahlrecyclings ist nicht erforderlich, die Zunahme an mikrolegierten Werkstoffen erfordert aber eine verbesserte Lenkung der Schrottströme. Maßnahmen zur Reduzierung der Masse von Stahlerzeugnissen für den Automobilbau sind nur sinnvoll in Verbindung mit gleichzeitigen Anpassungen der Antriebstechnik. Eine Verbesserung der Marktposition und Abgrenzung von Wettbewerbswerkstoffen kann erreicht, wenn diese Anstrengungen im Dialog mit der Automobilindustrie erfolgen.

Vorliegende interdisziplinäre Arbeit untersucht im theoretischen Teil existierende Modelle der Wirtschafts- und Ingenieurwissenschaften, erstellt ein eigenes Modell und identifiziert Werkstoffsysteme mit denen durch sie erreichbaren Eigenschaften als entscheidende Parameter. Eigenschaften können sowohl technologischer, als auch anderer Art sein. Die Arbeit zeigt, dass gute technologische Eigenschaften oft nur notwendige Einsatzbedingungen darstellen, während die in den Ingenieurwissenschaften vernachlässigten anderen Eigenschaften oft entscheidende Einsatzfaktoren sind. Im empirischen Teil werden anhand von Querschnitts- und Fallstudienbetrachtungen technologischer, wirtschaftlicher, ökologischer und gesellschaftlicher Faktoren Defizite besonders für das Stahlimage dargestellt, positive Ansatzpunkte aufgezeigt und die herausragenden technologischen Eigenschaften bestätigt. Diese Arbeit stellt fest, dass die bereits gute Position der Stähle durch interdisziplinäres Stahlmanagement noch stark verbessert werden kann.

Alumina and zirconia based steel-MMCs were produced by pressureless Ti-activated melt infiltration using a high vacuum furnace. The effect of particle size and morphology on the formation of a ceramic network in-situ and MMC properties were investigated using three different alumina powders. The alumina/steel-MMCs were characterised for microstructure, Young’s modulus and strength at room temperature and elevated temperatures, and wear behaviour. Also the use of different types of steel was shown. Zirconia/steel-MMCs were produced using three different types of zirconia powder. With the use of monoclinic and partially stabilised (Ca-PSZ, Mg-PSZ) zirconia powder the effect of the monoclinic to tetragonal phase transformation on MMC microstructure and wear behaviour was shown. Further alumina preforms were successfully infiltrated in argon atmosphere at atmospheric pressure using a standard tube furnace. The infiltration in argon resulted in an increased degradation of the alumina particles. The infiltrations showed further investigations are needed for a better understanding of the mechanism of activated melt infiltration since different reactions (i.e. ceramic/metal interactions, dissolutions and evaporations) occur simultaneously during infiltration.

Es wurden die Mikrostruktur und die mechanischen Eigenschaften bedingt durch dehnungsinduzierte Martensitbildung im metastabilen austenitischen Stahl X5CrNi18.10 und in einem niedrig legierten Mn-Si-Al Stahl untersucht. Dazu wurden Zugversuche bei verschiedenen Temperaturen durchgeführt. Für den Stahl X5CrNi18.10 wird auf der Grundlage der Arbeit von Ludwigson und Berger ein Modell zur Beschreibung des Umwandlungsverhaltens als Funktion der Dehnung und der Temperatur entwickelt. Es kann weiterhin gezeigt werden, dass die erreichbare Gleichmaßdehnung in diesen Stahl durch eine maximal ertragbare Umformarbeit bestimmt wird. Die erhaltenen Fließkurven konnten mit Hilfe der FEM und einer modifizierten Mischungsregel für die Festigkeit erfolgreich modelliert werden. Die Ergebnisse für den Mn-Si-Al Stahl zeigen, dass neben dem Restaustenit, das Verbundverformungsverhalten der anderen Gefügebestandteile (Ferrit, Bainit, Martensit) wichtige Faktoren für die Optimierung der mechanischen Eigenschaften darstellen.