Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung lufthärtender Nitrierstähle für Bauteile mit großer Oberflächenbelastung

Neue Studien zeigen, dass luftgehärtet duktile Schmiedestähle (LHD) eine Alternative zu klassischen Vergütungsstählen darstellen. Diese Stähle erreiche im luftgehärteten Zustand ähnliche mechanische Eigenschaften, wobei die Wärmebehandlung drastisch verkürzt wird und die Dauerfestigkeit um 50% höher liegt als die des 42CrMo4 im vergüteten Zustand. Hierdurch können neben den Kosten auch enorme Mengen an CO2-Emissionen eingespart werden. Des Weiteren weist das Werkstoffkonzept mehrere Temperaturbereiche auf, in denen eine kurze Wärmebehandlung potentiell die Performance der Werkstoffe steigern könnte, ohne die Kosten und die Emissionen auf den Stand der Vergütungsstähle zu heben. Um die Belastbarkeit der Oberflächen von Schmiedebauteile zu erhöhen, werden für manche Anwendungen Bauteile einer Nitrierbehandlung unterzogen. Je nach Temperatur, Verfahren und Grundwerkstoff können so unterschiedliche metallurgische Effekt genutzt und ein sehr hartes, verschleißbeständiges Gefüge im Randbereich eingestellt werden, wobei der Kern die Eigenschaften des Grundmaterials behält. Für das vorliegende Werkstoffkonzept wurde in Stichversuchen nachgewiesen, dass die möglichen Wärmebehandlungen gleichzeitig mit dem Nitrieren durchgeführt werden können, um somit einen Prozessschritt und daraus resultierenden Kosten, Energie und CO2-Emissionen zu sparen. Konkret soll im Rahmen des Projektes eine kombinierte Werkstoff- und Prozessentwicklung durchgeführt werden, mit dem Ziel die LHD-Stähle hinsichtlich Nitrierbarkeit zu optimieren. Abschließend wird durch eine Demonstratorfertigung die industrielle Übertragbarkeit überprüft. Insbesondere für KMU ist die Entwicklung neuer Werkstoff- und Prozesskombination von großem Interesse, da für die Umsetzung dieser Konzepte ein enormes Fachwissen benötigt wird, welches in der deutschen Massivumformung vorhanden ist. Hierdurch kann der Verlagerung lohnintensiver Fertigungsarbeiten ins nicht-europäische Ausland erheblich entgegengewirkt werden.