Zur Übersicht

Vortrag (20 Min., 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Hochinterstitiell legierte nichtrostende austenitische FeCrMn-Stähle und ihre Anwendungsmöglichkeiten infolge gezielter Oberflächenkaltverfestigung

Donnerstag (19.09.2019)
17:30 - 18:00 Uhr Gartensaal

Nichtrostende austenitische Stähle mit den Haupt-Legierungselementen Chrom und Nickel weisen hervorragende Zähigkeit und Duktilität sowie Korrosionsbeständigkeit auf. Ihre Härte und Festigkeit sind für einige komplexe Anwendungsbereiche wie mediengeschmierte Wälzlager oder Schneckenelemente für Extruder jedoch nicht ausreichend. Als Alternative bieten die Deutsche Edelstahlwerke Specialty Steel GmbH & Co. KG (DEW) unter anderem hochinterstitiell legierte nichtrostende austenitische Sonderstähle an. Gegenüber konventionellen Austeniten können deren Härte und Festigkeit durch angepasste Kaltverfestigung des kompletten Bauteils oder der Oberfläche signifikant gesteigert werden.

Die geringe Härte und Festigkeit nichtrostender Chrom-Nickel-Austenite kann verbessert werden, indem Nickel durch Mangan substituiert und Kohlenstoff sowie Stickstoff hinzulegiert werden. Die hochinterstitiell legierten (HIS) Stahlgüten können anders als hochstickstofflegierte (HNS) Stähle bei DEW unter Normalatmosphäre erschmolzen werden. Nach angepasster Wärmebehandlung, um alle Elemente im austenitischen Gitter zu lösen, ergibt sich eine hervorragende Eigenschaftskombination. Diese beinhaltet eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit, besonders in chloridionenhaltigen Medien, hohe Zähigkeit und Duktilität, sowie erhöhte Härte und Festigkeit. Wesentlicher Vorteil ist jedoch die extreme Kaltverfestigungsneigung. Diese erlaubt, durch ein angepasstes Umformverfahren, die Härte des Bauteils global oder an der Oberfläche auf Werte zu steigern, welche sonst nur martensitische Stähle erreichen. So können beispielsweise Ringe für Wälzlager mit sehr guter Korrosionsbeständigkeit hergestellt werden.

Speziell für profilierte Bauteile wie Schneckenelemente wird am Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik eine Fertigungstechnologie unter Einsatz des Profilquerwalzens entwickelt, um eine verfestigte Randschicht im Millimeterbereich zu erzeugen. Dazu werden spanend bearbeitete Vorformen geometrisch so gestaltet, dass die anschließende Umformung neben der Geometrieerzeugung gleichzeitig die Härtesteigerung in hochbelasteten Bauteilbereichen zulässt. Gegenüber der Ausgangshärte wird durch die Kombination aus stark kaltverfestigendem Stahl und der umformenden Feinbearbeitung die Härte in der Bauteilrandschicht verdoppelt. Werkstoff und Verfahren sind aufeinander abgestimmt und erlauben eine effiziente Fertigung von Bauteilen, die in korrosiver Umgebung mechanisch beansprucht werden.

Sprecher/Referent:
Dr.-Ing. Philipp Niederhofer
Deutsche Edelstahlwerke Specialty Steel GmbH & Co. KG
Weitere Autoren/Referenten:
  • Erik Forke
    Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU