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

Verarbeitung stickstoffhaltiger austenitischer Stahlpulver mittels L-PBF – Pulveraufbereitung, Gefüge und Eigenschaften

Freitag (20.09.2019)
10:00 - 10:30 Uhr Petersburg
Bestandteil von:


In den letzten Jahren hat das Verfahren des Laser-powder bed fusion (L-PBF) als additives Fertigungsverfahren in der Produktion von geometrisch komplexen und hoch-individualisierten metallischen Bauteilen eine große Bedeutung erlangt. Aufgrund der prozesstypischen hohen Aufheiz- und Abkühlraten sowie des zeitlich und örtlich instationären Wärmeeintrags während des L-PBF-Prozesses entstehen komplexe Spannungsverteilungen in den Bauteilen. Aus diesem Grunde werden in der Gruppe der Fe-Basiswerkstoffe derzeit hauptsächlich umwandlungsfreie und duktile Werkstoffe, wie der nicht-rostende austenitische Stahl X2CrNiMo17-12-2 (AISI 316 L), verarbeitet. Der guten Verarbeitbarkeit dieses Stahls stehen gute chemische aber mäßige mechanische Eigenschaften gegenüber. Aus der konventionellen Fertigung ist bekannt, dass die Zugabe von Stickstoff als interstitielles Legierungselement die mechanischen und chemischen Eigenschaften austenitischer Stähle signifikant verbessern kann.

In dieser Arbeit wurde daher der Stahl X2CrNiMo17-12-2 mit dem Ziel höherer Stickstoffgehalte modifiziert und mittels L-PBF verarbeitet. Die Zugabe von Stickstoff erfolgte entweder durch Gasnitrieren des Stahlpulvers oder durch die Nutzung von N2 als Prozessgas bei der Pulververdüsung. In dieser Arbeit werden die Mikrostruktur der Pulver, der daraus L-PBF-gefertigten Bauteile und die damit verbundenen Materialeigenschaften charakterisiert.

Die Untersuchungen zeigen, dass die Herstellung weitgehend dichter Proben des Stahls X2CrNiMo17-12-2 mit angehobenem Stickstoffgehalt möglich ist. Das Gefüge der hergestellten Proben ist einphasig und zeigt keine wesentlichen Unterschiede im Vergleich zum mittels L-PBF hergestellten Stahl X2CrNiMo17-12-2 ohne Stickstoffzugabe. Es konnte ein nennenswerter Anteil Stickstoff in den mittels L-PBF hergestellten Proben realisiert werden, welcher zu einer Verbesserung der mechanischen Eigenschaften, insbesondere der Festigkeit, des verwendeten Stahls führt.

 

Sprecher/Referent:
Johannes Boes
Ruhr-Universität Bochum
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dr. Arne Röttger
    Ruhr-Universität Bochum
  • Louis Becker
    Ruhr-Universität Bochum
  • Prof. Dr. Werner Theisen
    Ruhr-Universität Bochum
  • Dr. Volker Uhlenwinkel
    Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien
  • Dr. Alwin Schulz
    Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien
  • Prof. Dr. Hans-Werner Zoch
    Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien
  • Felix Stern
    Technische Universität Dortmund
  • Jochen Tenkamp
    Technische Universität Dortmund
  • Prof. Dr. Frank Walther
    Technische Universität Dortmund

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