Schneidwaren-Symposium, Wuppertal-Kohlfurth, 6. November 2018

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Wilfried Wetzel
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1 Folie 1 von 18 M. Blüm, S. Weber Bergische Universität Wuppertal Fakultät für Maschinenbau und Sicherheitstechnik Lehrstuhl für Neue Fertigungstechnologien und Werkstoffe

2 Folie 2 von 18 Lehrstuhl für Neue Fertigungstechnologien und Werkstoffe Lehrstuhlinhaber: Prof. S. Weber Standort: Forum Produktdesign Solingen Team: 1 Verwaltungsfachangestellte 6 Doktoranden 1 Post Doc 7 stud. Hilfskräfte Ausstattung: Metallographie inkl. Wärmebehandlung Mikroskopie: LiMi / REM + EDX Mech. Werkstoffpr. (Zug, Druck, Torsion) Chem. Analyse: OES Phasenanalyse: XRD Dilatometer (Abschreckung + Umformung) Korrosionsprüfstand (Stromdichte-Potential)

3 Folie 3 von 18 Gliederung 1. Ausgangslage bei Anlieferung 2. Härten von rostfreien martensitischen Stählen 3. Anlassen von rostfreien martensitischen Stählen

4 Folie 4 von 18 Anlieferungszustand martensitischer Chromstähle Beispiel X50CrMoV15 Ferritische Matrix Anlieferungszustand (weichgeglüht) Zahlreiche Karbide aus der Stahlerzeugung: Eingeformte eutektische Karbide Aus dem Festkörper ausgeschiedene Karbide Karbide

5 Folie 5 von 18 System Fe-C-13 Cr Berechnung im thermodyn. Gleichgewicht DIN Härtetemperatur: C Härtung erfolgt aus dem Zweiphasengebiet Austenit + M7C3

6 Folie 6 von 18 LE im Austenit bei Härtetemperatur: Beispiel X50CrMoV15 (1.4116) C + Cr sind bei Anlieferung in Karbiden gebunden Während der Austenitisierung Auflösung eines Teils der Karbide C + Cr im Austenit steigen mit Härtetemperatur

7 Folie 7 von 18 Einfluss LE auf Martensitstart-Temperatur: Beispiel X50CrMoV15 (1.4116) M s ( C)= (%C ) 30. 4(%Mn) 17.7(%Ni ) 12.1(%Cr ) 7.5 (%Mo) Quelle: Andrews K.W., JISI Vol.302 (1965), S

8 Folie 8 von 18 PREN vs. Martensit-Start-Temperatur: Beispiel X50CrMoV15 (1.4116) Chrom + Molybdän fördern die Passivierung PREN steigt (Pitting Resistance Equivalent Number) C + Cr senken Ms Restaustenit PREN =1(%Cr )+3. 3(%Mo )+16( %N) Quelle: ASTM G48

Folie 9 von 18 Abhilfe bei Restaustenit? Restaustenit-Inseln in martensitischem Chromguss Anpassung der Härtetemperatur Weniger Karbide werden aufgelöst Gehalte an C und subst.

9 Folie 9 von 18 Abhilfe bei Restaustenit? Restaustenit-Inseln in martensitischem Chromguss Anpassung der Härtetemperatur Weniger Karbide werden aufgelöst Gehalte an C und subst. gelösten LE werden reduziert M (und M ) nehmen größere s f Temperaturwerte an (vgl. Folie 5) Restaustenit Tiefkühlen deutlich unter Mf Erhöht die Triebkraft für die Umwandlung Zeitnah (< 1h) nach Härtung, ansonsten wird RA stabilisiert Anlassen martensitische Matrix

10 Folie 10 von 18 Anlassen martensitischer Chromstähle Beispiel: X50CrMoV15 (1.4116) Härtetemperatur: 1030 C, 30 min Abschreckmedium: Luft 3 Anlassstufen: 180 C 480 C 630 C

11 Folie 11 von 18 Anlassen martensitischer Chromstähle Beispiel: X50CrMoV15 (1.4116) angelassen bei 180 C, 2h Martensit nicht aufgelöste Karbide aus der Stahlerzeugung Karbide martensitische Matrix

12 Folie 12 von 18 Anlassen martensitischer Chromstähle Beispiel X50CrMoV15 (1.4116) Angelassen bei 480 C, 2h Sekundärhärte-Maximum Zahlreiche Anlasskarbide Karbid Matrix Anlasskarbide Nicht aufgelöste Karbide aus der Stahlerzeugung

13 Folie 13 von 18 Anlassen martensitischer Chromstähle Beispiel X50CrMoV15 (1.4116) Angelassen bei 630 C Ostwald-Reifung der Anlasskarbide Matrix Nicht aufgelöste Karbide aus der Stahlerzeugung Anlasskarbide Karbid

Stromdichte bei Änderung Potential Kalomel-Referenzelektrode

14 Folie 14 von 18 Prüfung der Korrosionsanfälligkeit Stromdichte-Potential-Kurve KalomelElektrode (Referenz) Bestimmung Stromdichte bei Änderung Potential Kalomel-Referenzelektrode HL-Kapillare Platin Kathode (Gegenkathode) Potentiostat Elektrolyt: NaCl-Lösung (1%) Probe Pt-Blech

15 Folie 15 von 18 Prüfung der Korrosionsanfälligkeit Beispiel X90CrMoV18 StromdichtePotential-Kurve Hinlauf - Rücklauf Hinlauf 100 µa = Durchbruchspotential Rücklauf 100 µa = Repassivierungspotential UR UD

16 Folie 16 von 18 Korrosionsanfälligkeit durch Anlassen Je höher Durchbruchspotential, desto korrosionsbeständiger Anlasstemperatur > 400 C Durchbruchs- und Repassivierungspotential nehmen ab Korrosionsanfälligkeit steigt Grund: Cr wird durch Anlasskarbide abgebunden

17 Folie 17 von 18 Zusammenfassung 1. Härten martensitischer rostfreier Stähle: Korrosionsbeständigkeit vs. Vermeidung von Restaustenit (RA) 2. Beseitigung von RA: Zeitnahes (!) Tiefkühlen Anlassen 3. Beseitigung von RA durch Anlassen Korrosionsbeständigkeit RA wird durch Bildung von Anlasskarbiden destabilisiert Karbide binden Cr + Mo ab Korrosionsbeständigkeit

18 Folie 18 von 18 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit und Ihre Fragen! Dr.-Ing. Michael Blüm Lehrstuhl für Neue Fertigungstechnologien und Werkstoffe Bahnhofstr. 15, Solingen Tel.:

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