TY - BOOK

T1 - Werkzeugstähle mit höchster Festigkeit und Zähigkeit

AU - Zuber, Michael Johann

N1 - nicht gesperrt

PY - 2010

Y1 - 2010

N2 - In dieser Arbeit wurde untersucht, ob bei Schnellarbeitsstählen Härten über 70 HRC möglich sind. Dazu wurden verschiedene Lösungswege in Bezug auf eine Veränderung des Hartphasengehaltes verfolgt, wobei nur pulvermetallurgisch hergestellte Schnellarbeitsstähle verwendet wurden. Alle Legierungen wurden umfassend mikrostrukturell und mechanisch charakterisiert. Dazu kamen vorwiegend REM aber auch TEM, DSC und Atomsondenmessungen zum Einsatz. Bei den mechanischen Tests wurden Härte-, Bruchzähigkeits-, Zug- und Druckversuche durchgeführt. Basierend auf dem ledeburitischen Böhler S290 Microclean wurden zwei Legierungen mit Primärkarbidgehalten bis 26 Vol% entwickelt. Es stellte sich jedoch heraus, dass trotz des 6 Vol% höheren Karbidgehalts gegenüber dem S290 PM keine nennenswerte Härtesteigerung eintritt. Des Weiteren wurden 3 Modelllegierungen mit bis zu 26 Vol% Karbonitriden hergestellt. Nitride bzw. Karbonitride weisen aufgrund ihrer höheren thermodynamischen Stabilität die Eigenschaft auf, feinere und homogenere Strukturen als Karbide auszubilden. Dazu kamen Pulvernitrierungsprozesse zum Einsatz. Da keine Erfahrungswerte über das Nitrieren von hochlegierten Werkzeugstählen vorlagen, wurden zuvor umfassende Nitrierstudien am S290 PM durchgeführt. Die darauf entwickelten 3 Legierungen zeigten auch keine nennenswerte Härtesteigerung, jedoch eine sehr feine Karbonitridstruktur. Als zweite Ausgangslegierung in dieser Arbeit wurde die kohlenstofffreie Fe-Co-Mo Dreistofflegierung verwendet, die nur über die intermetallische -Phase aushärtet. Über Pulvernitrierungsprozesse wurden zusätzlich bis zu 10 Vol% Nitride induziert. Die mechanischen Untersuchungen ergaben wiederum keine signifikante Härtesteigerung. Bei der anschließenden Diskussion wurde ausgeführt, dass in diesem Hartphasenbereich die Gesamthärte hauptsächlich durch die Matrixfestigkeit bestimmt wird, und dass erst bei wesentlich höheren Phasenanteilen eine signifikante Härtesteigerung möglich sein wird.

AB - In dieser Arbeit wurde untersucht, ob bei Schnellarbeitsstählen Härten über 70 HRC möglich sind. Dazu wurden verschiedene Lösungswege in Bezug auf eine Veränderung des Hartphasengehaltes verfolgt, wobei nur pulvermetallurgisch hergestellte Schnellarbeitsstähle verwendet wurden. Alle Legierungen wurden umfassend mikrostrukturell und mechanisch charakterisiert. Dazu kamen vorwiegend REM aber auch TEM, DSC und Atomsondenmessungen zum Einsatz. Bei den mechanischen Tests wurden Härte-, Bruchzähigkeits-, Zug- und Druckversuche durchgeführt. Basierend auf dem ledeburitischen Böhler S290 Microclean wurden zwei Legierungen mit Primärkarbidgehalten bis 26 Vol% entwickelt. Es stellte sich jedoch heraus, dass trotz des 6 Vol% höheren Karbidgehalts gegenüber dem S290 PM keine nennenswerte Härtesteigerung eintritt. Des Weiteren wurden 3 Modelllegierungen mit bis zu 26 Vol% Karbonitriden hergestellt. Nitride bzw. Karbonitride weisen aufgrund ihrer höheren thermodynamischen Stabilität die Eigenschaft auf, feinere und homogenere Strukturen als Karbide auszubilden. Dazu kamen Pulvernitrierungsprozesse zum Einsatz. Da keine Erfahrungswerte über das Nitrieren von hochlegierten Werkzeugstählen vorlagen, wurden zuvor umfassende Nitrierstudien am S290 PM durchgeführt. Die darauf entwickelten 3 Legierungen zeigten auch keine nennenswerte Härtesteigerung, jedoch eine sehr feine Karbonitridstruktur. Als zweite Ausgangslegierung in dieser Arbeit wurde die kohlenstofffreie Fe-Co-Mo Dreistofflegierung verwendet, die nur über die intermetallische -Phase aushärtet. Über Pulvernitrierungsprozesse wurden zusätzlich bis zu 10 Vol% Nitride induziert. Die mechanischen Untersuchungen ergaben wiederum keine signifikante Härtesteigerung. Bei der anschließenden Diskussion wurde ausgeführt, dass in diesem Hartphasenbereich die Gesamthärte hauptsächlich durch die Matrixfestigkeit bestimmt wird, und dass erst bei wesentlich höheren Phasenanteilen eine signifikante Härtesteigerung möglich sein wird.

KW - Tool steels

KW - high speed steels

KW - powder nitration

KW - carbonitride

KW - Schnellarbeitsstahl

KW - PM-HSS

KW - Pulvernitrierung

KW - Karbonitride

M3 - Dissertation

ER -