Vortrag (20 Min., 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)
Boridische Oberflächen und Randschichten für die Warmformgebung
Mittwoch (18.09.2019) 15:00 - 15:30 Uhr Masing Saal Bestandteil von:| 14:30 | Vortrag (20 Min., 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel) | Aktivgitter-Plasmanitrocarburieren von nichtrostenden austenitischen Stählen unter der Nutzung eines Aktivgitters aus Kohlenstoff 1 | Dipl.-Ing. Jan Böcker |
| 15:00 | Vortrag (20 Min., 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel) | Boridische Oberflächen und Randschichten für die Warmformgebung 1 | Dipl.-Ing. Hanno Paschke |
Prozesse der Warmformgebung unterliegen häufig hohen thermo-mechanischen bzw. –chemischen, zyklischen Belastungen und benötigen darauf angepasste verschleißfeste Werkzeuge, um eine effiziente Produktion zu ermöglichen.
Boridische Materialien bieten die hierzu passende Funktionalität, die dieses Anforderungsprofil hinsichtlich chemischer und thermischer Beständigkeit bei gleichzeitig exzellenten mechanischen Eigenschaften erfüllen. Die präsentierten Materialsysteme werden durch zwei unterschiedliche Behandlungsansätze bereitgestellt: die Applikation neuartiger Beschichtungen und das Borieren der Werkzeuge.
PACVD-Beschichtungen ermöglichen die Entwicklung von Elementsystemen bestehend aus dem Übergangsmetall Titan mit Bor, Stickstoff, Kohlenstoff und Silizium. Aufgrund ihrer strukturellen Eigenschaften ist eine hervorragende Verschleißfestigkeit gegen abrasiven und adhäsiven Verschleiß auch unter hoher mechanischer und thermischer Belastung nachweisbar. Die mikrostrukturelle Zusammensetzung der Beschichtungen besteht aus in eine amorphe Matrix eingebetteten Nanokristalliten. Voruntersuchungen mit In-situ-Phasenanalysen unter Temperaturen bis 750 °C zeigen, dass sich die mechanischen Eigenschaften aufgrund von Anpassungen in der strukturellen Zusammensetzung optimieren lassen. Tribologische Untersuchungen unter Hochtemperaturbedingungen zeigen demnach eine verbesserte Verschleißfestigkeit speziell von Si-haltigen Systemen, die außerdem chemisch und thermisch stabil sind.
Neu entwickelte Diffusionsprozesse verwenden Bor als Diffusionselement zur Erzeugung harter und gut haftender Randschichten. Ziel der Prozesse sind hochtemperaturbeständige Boridzonen an der Oberfläche mit Härten von über 1.500 HV beim relevanten Warmarbeitsstahl (AISI H11). Die für die Diffusion notwendigen hohen Prozesstemperaturen von über 730 °C erweichen dabei das Grundmaterial. Eine nachträgliche Wärmebehandlung nach dem Borierprozess stellt die mechanischen Eigenschaften des Grundmaterials wieder her und erzeugt höhere Randschichthärten durch eine veränderte Phasenzusammensetzung in der Boridzone. REM-Analysen zeigen eine porenfreie Deckschicht mit einer Dicke von 10 µm bis 25 µm und mit guter Schichthaftung zwischen der Diffusionszone und dem Basismaterial.
