Was ist? Karbide Fluch und Segen zugleich / Stefan Eugster thyssenkrupp Materials Schweiz

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1 Was ist? Karbide Fluch und Segen zugleich 2017 / Stefan Eugster

2 Was sind Karbide? in verarbeitetem Eisen (= Stahl (< 2.06 % C) und Gusseisen (> 2.06 % C)) ist stets eine gewisse Menge Kohlenstoff enthalten, dessen Anteil die Eigenschaften des Stahls und des Gusseisens bestimmt als Grundlage dient das Eisen-Kohlenstoff-Diagramm. Dies ist ein Phasendiagramm (Gleichgewichtsschaubild) von Eisen und eben Kohlenstoff in Abhängigkeit von Temperatur und Phasenzusammensetzungen Kohlenstoff ist der wichtigste Legierungsbestandteil des Eisens, da bereits kleinste Veränderungen des Kohlenstoffgehalts grosse Auswirkungen auf die Eigenschaften des Werkstoffs haben bei einem Kohlenstoffgehalt von 0.8% spricht man von einem eutektoiden Stahl, bei 723 C ist der C im Eisen gelöst ist der C-Gehalt im Stahl höher, scheidet sich beim Abkühlen der überschüssige C in Form von Fe3C (Eisenkarbid) aus, bei legierten Stählen Verbindungen mit den Legierungselementen aus z.b. Cr Karbid man kann sich diese harten Karbide vorstellen wie harte Nüsse in einer Schokolade auch bei kleineren C-Gehalten gibt es Karbidverbindungen mit Legierungselementen Quelle: wikipedia.org

3 Eisen-Kohlenstoff-Diagramm Eutektoid 723 C % C für die Karbidbildung stehen dem Stahl die C-Gehalte > 0.8 % zur Verfügung, z.b. 100Cr6 / (1 % C, 1.5 % Cr) 0.8 % gelöst, 0.2 % C für die Bildung von Fe/Cr Karbide (theoretische Werte für unlegiert, je nach Legierungsgehalt wird der C-Gehalt < 0,8 % verschoben, d.h. es steht mehr C für die Karbidbildung zur Verfügung) Quelle: wikipedia.org

4 Für was sind Karbide gut? Karbide sind Verbindungen von Kohlenstoff und anderen Legierungselementen das bekannteste Karbid ist sicherlich das Chromkarbid. Diese Karbidvariante kommt häufig bei Kaltarbeitsstählen vor: / X153CrMoV12: 1.53 % C - 12 % Cr definiert zulegiert Mo und V < 1 % viel Kohlenstoff und viel Chrom = viel Chromkarbide = verschleissfest dieser hohe Anteil von Karbiden im Werkstoff macht den Stahl verschleissbeständig gegen abrasiven Verschleiss, negativ wirken sich diese Karbide auf die Zähigkeit und die Bearbeitbarkeit der Werkstoffe aus (vereinfacht, da Wechselwirkungen mit anderen Legierungselementen entstehen, jedes Element bildet andere Karbide aus)

5 Gefügebilder von Karbiden in (konventionell erschmolzen) V-50:1 (Kernseigerung, gröbere Primärkarbide) V-200:1 (Kernseigerung, gröbere Primärkarbide) V-200:1 (gleichmässige Verteilung der Primärkarbide) nach der vollständigen Erstarrung liegen die Primärkarbide als einzelne Lamellen oder Platten in netzförmiger Anordnung vor da sich ein Karbidnetzwerk ungünstig auf die mechanischen Eigenschaften von Werkzeugstahl auswirkt, werden kommerziell verfügbare Werkzeugstähle nach der schmelzmetallurgischen Herstellung gewalzt oder geschmiedet. Dabei wird das Karbidnetzwerk zerstört und die Karbide zeilenförmig ausgerichtet eine gleichmässigere Karbidverteilung kann durch einen hohen Umformgrad erreicht werden Quelle: metallograf.de

6 Nicht jedes Karbid hat die gleiche Härte Element Carbidzusammensetzung Mikrohärte HRC Mikrohärte HV Eisen Fe C Chrom Cr3 C Wolfram W C Molybdän M C 1500 Vanadium V C Niob Nb C 2800 Titan Ti C 3200

7 Eckige oder runde Karbide gegen Verschleissprobleme? TSP - PM (pulvermetallurgische Stähle) haben runde Karbide, die sich besser in der Grundmatrix integrieren, den THYRODUR-2379 gibt es auch in PM-Ausführung

8 TSP (Thyssen-Steel-Powder) mit feinen Karbiden für Härte und Zähigkeit!

9 Der Autor der «was ist?» - Beiträge Stefan Eugster Tel stefan.eugster@thyssenkrupp.com AG Industriestrasse 20 / Bronschhofen 9501 Wil/SG Tel Fax info.tkmch@thyssenkrupp.com