Band 60, Heft 2

Kurzfassung Durch eine Anhebung der Aufkohlungstemperatur kann die Aufkohlungsdauer beim Einsatzhärten erheblich reduziert werden. In Niederdruck-Aufkohlungsprozessen sind höhere Temperaturen anlagentechnisch problemlos erreichbar, begrenzender Faktor ist hier die Feinkornstabilität der Einsatzstähle. In dem hier beschriebenen Forschungsprojekt wurde nach Plasmaaufkohlung bei 1100 °C eine Härtung nach isothermischer Umwandlung zur Kornrückfeinung genutzt. Mit diesem Prozessablauf konnten höhere mechanische Kennwerte im Biegeversuch und Umlaufbiegeversuch erzeugt werden als nach Gasaufkohlung bei 930 °C bzw. Plasmaaufkohlung bei 930 °C mit nachfolgender Direkthärtung.

Kurzfassung Das vielseitige Anwendungspotenzial von thermodynamisch stabilen, durch oxidkeramische Teilchen gehärteten metallischen Werkstoffen (MMCs) ist unbestritten. Eine interessante neue Alternative zu bisherigen Herstellungsmethoden ist die direkte Zugabe von heute verfügbaren, nanoskaligen Keramikpartikeln zur metallischen Schmelze. In dieser Arbeit werden neue Untersuchungen zum Verhalten partikelhaltiger Schmelzen bei der dendritischen Erstarrung unterkühlter Schmelzen an einem Modellsystem vorgestellt. Die Auswirkung der Erstarrungsbedingungen auf die resultierende räumliche Verteilung der Partikel im Gefüge wird analysiert. Es zeigt sich, dass insbesondere die Konvektion die Wechselwirkung zwischen Partikeln und dendritischer Erstarrungsfront beeinflusst und die Verteilung der Partikel relativ zum dendritischen Gefüge kontrolliert.

Kurzfassung Umform- und Schneidwerkzeuge werden häufig durch die Kombination von CVD (Chemical Vapor Deposition)-Hartstoff-Beschichten und durchgreifendem martensitischen Härten behandelt. Das Kombinationsverfahren CVD-Beschichten mit anschließendem Laserstrahlhärten bietet eine alternative Möglichkeit zur schnellen und verzugsarmen Nachwärmebehandlung von CVD-beschichteten Stahlsubstraten. Der Laserstrahl ermöglicht auf flexible Weise, die Bauteiloberfläche lokal begrenzt zu austenitisieren und durch Selbstabschreckung martensitisch zu härten. Die positiven Eigenschaften sowohl der Hartstoffschicht als auch des Substrates können hierbei genutzt werden. Die Hartstoffschicht besitzt einen hohen Verschleißwiderstand und das Substrat besitzt nach einer geeigneten Wärmebehandlung gute Festigkeitseigenschaften. Flachproben der Stahlsubstrate 42CrMo4, X100CrMoV5 und X153CrMoV12 wurden hierzu nach der HT-CVD TiN-Beschichtung laserstrahlgehärtet und hinsichtlich ihrer Gefüge und Eigenschaften untersucht.

Kurzfassung Eine isothermische Wärmebehandlung in der unteren Bainitstufe ermöglicht in vielen Fällen eine Einstellung der mechanischen Eigenschaften des Stahls, die der martensitischen Härtung entspricht. Im Gegensatz zur martensitischen Durchhärtung weisen die bainitisch umgewandelten Wälzlagerteile günstige Druckeigenspannungen in der Randzone auf. Als Nachteil der bainitischen Behandlung wird die sehr viel längere Dauer im Vergleich zu der martensitischen Härtung angesehen. Wünschenswert wäre es demnach, eine Verkürzung der Umwandlungsdauer in der unteren Bainitstufe vornehmen zu können. In der vorliegenden Arbeit sollen die wesentlichen Prozessparameter ermittelt werden, bei denen eine maximale Verkürzung des Prozesses verglichen zu konventioneller Umwandlung in der Bainitstufe erzielt werden kann. Mit Hilfe des Dilatometers wurde das Umwandlungsverhalten des Stahls 100Cr6 (SAE 52100) in der unteren Bainitstufe untersucht. Dabei erfolgten die Wärmebehandlungen mit unterschiedlichen Prozessvarianten einschließlich einer Vor- oder Nachabschreckung. Anhand des Restaustenitgehalts im Gefüge und der Härte des Stahls wurde die Einsatzmöglichkeit der verkürzten Wärmebehandlungsverfahren in der industriellen Produktion diskutiert.

Kurzfassung Für Werkzeugstähle und besonders für die hochlegierten Sorten lassen sich die vom Anwender geforderten Eigenschaften nur dadurch erreichen, dass Kompromisse in Bezug auf die Legierungszusammensetzung und die Ausbildung der Gefügebestandteile eingegangen werden. Beispielsweise erfordert eine gute Duktilität kleine und feinverteilte Carbide, während ein hoher Widerstand gegen abrasiven Verschleiß große Carbide wünschenswert erscheinen lässt. Bisher bestand mit der Pulvermetallurgie (PM) die einzige Möglichkeit, um entsprechende, ständig komplexer werdende Legierungen mit hohen Hartstoffanteilen herzustellen. Mit dem Sprühkompaktieren hat sich eine Herstellungsvariante entwickelt, die einen Kompromiss zwischen Gießen und Pulvermetallurgie darstellt: Gaszerstäubung mit rascher Abkühlung der Schmelze zum einen, direkte Urformung ohne Kokille zum anderen. Aus dieser Technik ergibt sich eine kurze Herstellungsroute; wesentlich ist aber, dass bereits das Erstarrungsgefüge einen Zwischenzustand zwischen Guss und Pulvermetallurgie einnimmt. Daraus resultieren sowohl modifizierte Verarbeitungseigenschaften bei der Halbzeugherstellung als auch Variationen im Eigenschaftsprofil der Werkstoffe. In der Arbeit werden Gefüge, Homogenität der chemischen Zusammensetzung sowie Bruch- und Verschleißverhalten sprühkompaktierter hochlegierter Stähle (u.a. X153CrMoV12, X290Cr12, HS6-5-2C) vorgestellt. Ferner werden direkte Vergleiche mit stranggegossenen und pulvermetallurgischen Varianten diskutiert. Es zeigt sich, dass sprühkompaktierte hochlegierte Werkzeugstähle den konventionellen Varianten in allen Bereichen überlegen sind. Bezüglich der Relation von Verschleiß zu Zähigkeit sind Unterschiede sichtbar, die den PM-Stahl noch überlegen erscheinen lassen. Der sprühkompaktierte „SF-Stahl“ bietet aber andere Schwerpunkte im Vergleich zu den Eigenschaften des PM-Stahls, was seine Eigenständigkeit begründet.

Kurzfassung Die Entwicklung von zuverlässigen Wälzkörpern, insbesondere von Zylinderrollen aus Siliciumnitrid-Keramik, für sicherheitskritische Anwendungen und deren Prüfung wird beschrieben. Die Entwicklung umfasste die prozesssichere, kostengünstige Herstellung der hierfür notwendigen Rohlinge, deren Bearbeitung zu hochpräzisen Wälzkörpern sowie die Anwendung von zerstörungsfreien Prüfverfahren zur Gewährleistung eines höchstmöglichen Grades an Zuverlässigkeit dieser Wälzlager-Komponenten. Zur Bestimmung der Tragfähigkeit wurden diese Komponenten in Prüfständen getestet und der Einfluss von Werkstoff- und Bearbeitungsdefekten auf das Überrollverhalten und die Lebensdauer ermittelt.