TY - BOOK

T1 - Kurzzeitkriechverhalten von Warmarbeitsstählen

AU - Wurmbauer, Harald

N1 - nicht gesperrt

PY - 2010

Y1 - 2010

N2 - Warmarbeitsstähle werden üblicherweise als Werkzeugstähle bei der Herstellung von Druckguss, Strangpress- bzw. Schmiedeteilen eingesetzt. Ihr spezieller Gefügeaufbau ermöglicht es ihnen, dass sie sowohl bei erhöhten Temperaturen also auch bei hohen Spannungen eingesetzt werden können. Die Kombination aus hohen Temperaturen und hohen Spannungen führt jedoch unweigerlich zu rasch ablaufenden Kriecheffekten im Gefüge des Werkstoffs. In der vorliegenden Arbeit wurden drei Cr Mo V-Warmarbeitsstähle der Böhler-Uddeholm AG, ein genormter Warmarbeitsstahl sowie zwei neue Legierungsvarianten, hinsichtlich ihres Kurzzeitkriechverhaltens untersucht, wobei anzumerken ist, dass keiner der Stähle ein kriechoptimiertes Gefüge aufweist. Dabei wurden Kriechversuche in einem Temperaturbereich von 400 bis 600 °C sowie innerhalb eines Spannungsbereichs von 300 bis 900 MPa durchgeführt. Die Untersuchungen zeigten, dass sich aufgrund der hohen Spannungen bei allen Versuchen Versetzungskriechen als der dominierende Kriechmechanismus einstellt. Ein sekundärer, so genannter steady-state Kriechbereich konnte nicht festgestellt werden. Aufgrund der unterschiedlichen Legierungskonzepte der untersuchten Warmarbeitsstähle ließ sich zeigen, dass sich im Besonderen ein hoher Vanadium- und Molybdängehalt sowie ein eher moderater Chrom- und Kohlenstoffgehalt positiv auf das Kurzzeitkriechverhalten auswirkt. Ebenso zeigte sich das bessere Kurzzeitkriechverhalten von martensitischen gegenüber bainitischen Mikrostrukturen. Es wurden Mikrostrukturuntersuchungen mittels Lichtmikroskop, Rasterelektronenmikroskop, Transmissionselektronenmikroskop sowie mittels Röntgen-beugung durchgeführt, um den Einfluss des Gefüges auf das Kurzzeitkriechverhalten zu klären. Die Gefügeuntersuchungen führten zu dem Schluss, dass sich bei Kriechversuchen ab 500 °C aufwärts keine stabile Mikrostruktur ausbildet und somit ein sekundärer Kriechbereich nicht möglich ist. Die während des Kriechversuchs ständig voranschreitende Gefügeveränderung, die sich in einer Vergröberung der Mikrostruktur widerspiegelt, führt zu einem Dehnratenminimum. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass sich eine kurzzeitkriechresistente Mikrostruktur nur über thermisch stabile Sekundärhärtekarbide einstellen lässt. Im internen Vergleich der drei untersuchten Cr Mo V-Warmarbeitsstähle zeigte jener Stahl die besten Kriecheigenschaften, der die größte Anzahl an vanadium- sowie molybdänreichen MC und M2C Sekundärhärtekarbiden aufwies.

AB - Warmarbeitsstähle werden üblicherweise als Werkzeugstähle bei der Herstellung von Druckguss, Strangpress- bzw. Schmiedeteilen eingesetzt. Ihr spezieller Gefügeaufbau ermöglicht es ihnen, dass sie sowohl bei erhöhten Temperaturen also auch bei hohen Spannungen eingesetzt werden können. Die Kombination aus hohen Temperaturen und hohen Spannungen führt jedoch unweigerlich zu rasch ablaufenden Kriecheffekten im Gefüge des Werkstoffs. In der vorliegenden Arbeit wurden drei Cr Mo V-Warmarbeitsstähle der Böhler-Uddeholm AG, ein genormter Warmarbeitsstahl sowie zwei neue Legierungsvarianten, hinsichtlich ihres Kurzzeitkriechverhaltens untersucht, wobei anzumerken ist, dass keiner der Stähle ein kriechoptimiertes Gefüge aufweist. Dabei wurden Kriechversuche in einem Temperaturbereich von 400 bis 600 °C sowie innerhalb eines Spannungsbereichs von 300 bis 900 MPa durchgeführt. Die Untersuchungen zeigten, dass sich aufgrund der hohen Spannungen bei allen Versuchen Versetzungskriechen als der dominierende Kriechmechanismus einstellt. Ein sekundärer, so genannter steady-state Kriechbereich konnte nicht festgestellt werden. Aufgrund der unterschiedlichen Legierungskonzepte der untersuchten Warmarbeitsstähle ließ sich zeigen, dass sich im Besonderen ein hoher Vanadium- und Molybdängehalt sowie ein eher moderater Chrom- und Kohlenstoffgehalt positiv auf das Kurzzeitkriechverhalten auswirkt. Ebenso zeigte sich das bessere Kurzzeitkriechverhalten von martensitischen gegenüber bainitischen Mikrostrukturen. Es wurden Mikrostrukturuntersuchungen mittels Lichtmikroskop, Rasterelektronenmikroskop, Transmissionselektronenmikroskop sowie mittels Röntgen-beugung durchgeführt, um den Einfluss des Gefüges auf das Kurzzeitkriechverhalten zu klären. Die Gefügeuntersuchungen führten zu dem Schluss, dass sich bei Kriechversuchen ab 500 °C aufwärts keine stabile Mikrostruktur ausbildet und somit ein sekundärer Kriechbereich nicht möglich ist. Die während des Kriechversuchs ständig voranschreitende Gefügeveränderung, die sich in einer Vergröberung der Mikrostruktur widerspiegelt, führt zu einem Dehnratenminimum. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass sich eine kurzzeitkriechresistente Mikrostruktur nur über thermisch stabile Sekundärhärtekarbide einstellen lässt. Im internen Vergleich der drei untersuchten Cr Mo V-Warmarbeitsstähle zeigte jener Stahl die besten Kriecheigenschaften, der die größte Anzahl an vanadium- sowie molybdänreichen MC und M2C Sekundärhärtekarbiden aufwies.

KW - Kriechen

KW - Kurzzeitkriechen

KW - Cr Mo V Warmarbeitsstahl

KW - Warmarbeitsstähle

KW - TEM

KW - creep

KW - short-term creep

KW - Cr Mo V hot-work tool steel

KW - hot-work tool steels

KW - TEM

M3 - Dissertation

ER -