Einsatzgehärtete Sinterstähle

FKM 2005
Heft Nummer 288
Vorhaben Nr. 245

Abschlussbericht
Kurzfassung:

Pulvermetallurgisch (PM) hergestellte Bauteile werden heute in sehr großer Stückzahl insbesondere als Massenteile eingesetzt. Durch das mehrstufige Herstellungsverfahren, das im wesentlichen aus dem Verpressen des aufbereiteten Pulvers und dem Sintern besteht, können bei optimierter Prozessführung sehr kostengünstig auch komplex gestaltete Bauteile in großen Mengen so präzise hergestellt werden, dass sie ohne weitere Nachbearbeitung verwendet werden können. Herstellungsbedingt sind pulvermetallurgische Bauteile Bauteilen, die aus schmelzmetallurgisch erzeugten Halbzeugen gefertigt wurden, deutlich reduziert. Zwar wurde in letzter Zeit durch verbesserte Ausgangspulver, optimierte fertigungstechnische Randbedingungen und neue Press- und Sinterverfahren wie Warmpressen und Hochtemperatur-Sinterung, erhebliche Fortschritte erzielt, es ist aber nach wie vor schwierig und nur mit erheblichem technischen und finanziellen Aufwand möglich hochbeanspruchbare Bauteile sintertechnisch herzustellen. Das vorliegende Forschungsvorhaben hatte deshalb das Ziel, die Grundlagen für den Einsatz der Sintertechnik auch zur Herstellung hochbeanspruchter Bauteile auf eine wissenschaftliche Grundlage zu stellen. Hierzu wurden die PM-Stähle Fe1,5Mo2Cu+O,25%C, Fe3CrO,5Mo+O,30%C und Fe4Ni1,5CuO,5Mo+O,25%C ausgewählt. Von diesen Werkstoffen wurden zunächst Biegeproben mit modernsten Pressverfahren und Sinteröfen hergestellt und im nur gesinterten Zustand charakterisiert. In den folgenden Untersuchungsabschnitten wurde dann die Randbedingungen für das Einsatzhärten der Proben untersucht, daraus die Parameter für eine optimierter Einsatzhärtung der jeweiligen Werk- stoffe festgelegt und schließlich Proben der jeweiligen Versuchswerkstoffe mit diesen Parametern einsatzgehärtet. Mit diesen Proben wurde dass das Lebensdauerverhalten der einsatzgehärteten Zu- stände der Versuchswerkstoffe unter Biegebeanspruchung bestimmt. Im letzten Arbeitsabschnitt des Forschungsvorhabens wurde dann überprüft, ob und mit welchem Bewertungsverfahren die an den Proben gewonnenen Erkenntnisse auf komplexe Bauteile übertragen werden können. Hierzu wurden Zahnräder aus den Versuchswerkstoffen pulvermetallurgisch hergestellt, die im Zahnfußbereich vergleichbare mikrostrukturellen Zustände aufwiesen wie die Biegeproben. Die zyklische Zahnfußfestigkeit dieser Zahnräder im nur gesinterten und im einsatzgehärteten Zustand wurde analysiert. über die Ermittlung der Zahnfußspannung nach DIN 3990 gelang es, die Ermüdungsfestigkeitskennwerte der Biegeproben auf die Versuchszahnräder zu übertragen. Das Ziel des Forschungsvorhabens wurde damit erreicht. 122 S., 161 Abb., 24 Tab., 89 Lit. Beginn der Arbeiten:
01.07.2000 Ende der Arbeiten:
31.05.2005 Zuschussgeber:
AVIF-Nr. A144 Forschungsstelle:
Institut für Werkstoffkunde I (IWK I) der Universität Karlsruhe TH), Karlsruhe Prof. Dr.-lng. D. Löhe Projektleitung:
Dr.-Ing.K.-H.Lang Bearbeiter und Verfasser:
Dipl.-Ing. S.Seyedi Obmann des Arbeitskreises:
Dr.rer.nat H.P.Koch,Robert Bosch Gm bH Vorsitzender des Beirates:
Dr.Ing. E,h.J. Rabe, Höchstadt