In-situ-Nitridbildung in korrosions- und verschleißbeständigem Metallmatrix-Verbundwerkstoff

S. Weber; H. Berns

doi:10.3139/105.100383

Article

In-situ-Nitridbildung in korrosions- und verschleißbeständigem Metallmatrix-Verbundwerkstoff

S. Weber and H. Berns

Published/Copyright: May 9, 2013

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From the journal HTM Journal of Heat Treatment and Materials Volume 61 Issue 4

Kurzfassung

Es wurde ein Metallmatrix-Verbundwerkstoff (MMC) bestehend aus einer härtbaren Stahlmatrix mit darin eingebetteten Titannitrid- oder Vanadiumnitrid-Partikeln entwickelt, die sich in situ während der Kompaktierung des Materials durch Heiß Isostatisches Pressen (HIP) bildeten. Die Zielsetzung war die Entwicklung eines verschleißbeständigen Werkstoffes mit chemischer Beständigkeit. Der Werkstoff wurde pulvermetallurgisch aus einem gasverdüsten ferritischen Stahl X4CrMo15-1 und gebrochenen Ferrotitan- bzw. Ferrovanadium-Partikeln hergestellt. Pulvermischungen dieser Komponenten wurden zum Aufsticken unter Stickstoffatmosphäre wärmebehandelt und anschließend mittels HIP zu einem verschleißbeständigen MMC kompaktiert. Nachfolgend soll auf die Prozessroute, die mit Hilfe von Thermo-Calc-Berechnungen entwickelt wurde, sowie auf die Eigenschaften der neuen Werkstoffe eingegangen werden.

Abstract

A metal matrix composite (MMC) was developed, consisting of a hardenable steel matrix and embedded particles of titanium nitride (TiN) or vanadium nitride (VN) formed in situ during the consolidation by hot isostatic pressing (HIP). Designing a wear and corrosion resistant material was the objective of this development. The material was produced by means of powder metallurgy and is composed of a ferritic steel powder X4CrMo15-1 and crushed particles of ferro titanium or ferro vanadium, respectively. These powder mixtures were first heat treated in an N₂ atmosphere for alloying with nitrogen and subsequently consolidated to a wear resistant MMC by HIP. This publication describes the necessary processing steps, taking into account thermodynamic equilibrium calculations with Thermo-Calc, and the properties of the new material.

Dr.-Ing. Sebastian Weber, geb. 1977, studierte Materialwissenschaften an der Technischen Universität Darmstadt und promovierte 2005 an der Ruhr-Universität Bochum. Er ist seit 2002 am Lehrstuhl Werkstofftechnik als Wissenschaftlicher Mitarbeiter tätig.

Prof. em. Dr.-Ing. Hans Berns, geb. 1935, arbeitete nach dem Studium der Eisenhüttenkunde an der RWTH Aachen von 1959 bis 1979 in der Edelstahlindustrie. Die Promotion erfolgte 1964 an der RWTH Aachen, die Habilitation 1975 an der TU Berlin. Von 1979 bis 2000 leitete er den Lehrstuhl Werkstofftechnik der Ruhr-Universität Bochum.

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Online erschienen: 2013-05-09

Erschienen im Druck: 2006-08-01

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