Entwicklung von Wärmebehandlungskonzepten beanspruchungsgerechter Gefüge

Das Projekt ist Teil des DFG-AiF-Gemeinschaftsvorhabens „HiPerComp (High Performance Components) – Innovative Konzepte zur Steigerung der Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit hochbeanspruchter Bauteile“. Im Rahmen des Vorhabens werden neue Legierungs- und zugehörige Wärmebehandlungskonzepte entwickelt, wodurch die Zuverlässigkeit und Beanspruchbarkeit hochbeanspruchter Bauteile gesteigert und somit den Forderungen nach Leichtbau und Downsizing Rechnung getragen werden kann.

Für den Wälzlagerstahl 100Cr6 soll über den Mechanismus der Ausscheidungshärtung eine Festigkeitssteigerung durch aluminiumhaltige k-Karbide erzielt werden. Aufgrund des hohen Aluminiumgehaltes (ca. 6 Gew.-%) wird erst bei Temperaturen oberhalb von 1130 °C eine vollständige Austenitisierung erreicht. Da bei diesen hohen Temperaturen verstärktes Kornwachstum auftrat, wurde die Austenitisiertemperatur auf 1050 °C beschränkt, sodass im gehärteten Zustand mit einem Ferritgehalt von 10-20 Vol.-% zu rechnen ist. Im Rahmen der Dilatometerversuche bezüglich der Ausscheidungskinetik der k-Karbide wurde ein Temperaturbereich von 200-700 °C untersucht. Die entsprechenden Dilatometerkurven während des Anlassens sind im Bild dokumentiert. Bei einer Anlasstemperatur von 200 °C ist ausschließlich eine kontinuierliche Abnahme der Längenänderung zu beobachten, die auf Ausscheidungsvorgänge zurückzuführen ist. Bei weiterer Erhöhung der Temperatur bis 300 °C bildet sich ein lokales Minimum in der Längenänderung aus. Der Anstieg der Längenänderung beruht dann auf der Umwandlung von Restaustenit. Erst ab Anlasstemperaturen über 500 °C ist wiederum eine Abnahme der Längenänderung zu verzeichnen, die mit einer entsprechenden Ausscheidungsbildung verbunden ist. Insbesondere bei einer Anlasstemperatur von 700 °C ist in den ersten 15 min des Haltens ist eine deutliche Verkürzung der Probe zu verzeichnen. Mittels röntgenographischen Untersuchungen wird geklärt, ob sich aluminiumhaltige k-Karbide im Temperaturbereich von 500-700 °C ausgeschieden haben.

Bearbeitung: IWT-WT
Förderung: BMWi-AiF/AWT