Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Steigerung der Schwingfestigkeit bainitisch umgewandelter aufgekohlter Zahnräder durch mehrstufiges Bainitisieren und gezielt eingestellter Restaustenitmorphologie

Die Anwendung der bainitischen Umwandlung zur Härtung von Wälzlagerstählen ist derzeitiger Stand der Technik. Die Kombination aus hoher Oberflächenhärten und Zugfestigkeiten sowie kontrolliert einstellbare Restaustenitanteile münden in einer sehr guten Überrollfestigkeit. Hinzu kommt vorteilhafter Druckeigenspan-nungszustand in der Randschicht. Bei hoch beanspruchten antriebstechnischen Bauteilen wie Zahnrädern ist derzeit das Einsatzhärten typisch, isothermisch um-gewandelte bainitische Randschichten sind kaum untersucht. Die aus dem ein-satzhärten resultierende Eigenschaftskombination eines duktilen Kerns und einer harten mit Druckeigenspannungen beaufschlagte Randschicht mit einer bainiti-schen Umwandlung zu kombinieren, bietet daher die Möglichkeit einer Verbindung beider positiver Effekte und kann zu einer weiteren Steigerung der Dauerfestigkeit so behandelter Stähle beitragen.

In der industriellen Praxis besteht ein großes Interesse an diesem Wärmebehand-lungsprozess, da insbesondere der Eigenspannungszustand nicht durch alternati-ve Prozesse erzielt werden kann. Für KmU und deren Wettbewerbsfähigkeit ist es-senziell, dass die Umwandlungsdauer gesenkt wird und weitere Vorteile durch bei-spielsweise reduzierte Maß- und Formänderungen und eine bessere Bauteilfestig-keit nachgewiesen werden. Letzteres sollen durch Wege zur Reduktion oder Ver-meidung der Randoxidation aufgezeigt und geprüft werden. Ferner ist es Ziel durch eine systematische Untersuchung des Einfluss unvollständig umgewandelter Randschichtzustände eine Kombination von bei unterschiedlichen Temperaturen umgewandelten bainitischen Gefügeanteilen mit Restaustenit zu kombinieren, um eine zusätzliche Duktilität des Gefüges und dadurch einen Mehrwert bezüglich der Bauteileigenschaften zu generieren. Für eine erfolgreiche Markteinführung muss weiterhin die Zahnflankentragfähig einsatzbainitisierter Zahnräder anhand von normfähigen Standardprüfrädern erprobt und nachgewiesen werden.