Erstarrung des Mo,C-laserlegierten Schnellarbeitsstahles S 6-5-2
B.Kriszt, R.Ebner, W.Tragl, B.Mayor’
Christian Doppler Laboratorium fir Lasereinsatz in der Werkstofforschung am
Institut fir Metallkunde und Werkstoffprifung, Montanuniversitat, Leoben (A)
Institut fir Metallforschung, Polnische Akademie der Wissenschaften, Krakéw (PL)
Das Laserlegieren bietet die Mdglichkeit, Schnellarbeitsstahle (HSS) mit Karbiden zu legieren.
Auf diese Weise |aBt sich der Hartphasenanteil nennenswert steigern. Fiir die Entwicklung dieser
neuen Legierungssysteme stellt die Kenntnis der Phasengleichgewichte und Phasenumwandlun-
gen im Temperaturbereich Uber 1000°C ein wichtiges Hilfsmittel dar.
In dieser Arbeit werden Erstarrungsgefiige, die sich durch das Zulegieren von Mo,C-Karbid zum
Schnellarbeitsstahl S 6-5-2 ergeben, beschrieben. Vergleichend zu den rasch erstarrten Laserge-
figen wurden Gefiige von langsam erstarrten Proben untersucht. Thermodynamische Berech-
nungen werden zur Interpretation der Erstarrungsabfolge und der Erstarrungsgefiige herangezo-
gen.
Solidification of Mo,C-laser alloyed M2-High Speed Steel
Laser alloying of high speed steels (HSS) with carbide additions offers the opportunity to
increase the amount of hard particles. The development of new alloys requires the knowledge of
the phase equilibria in the temperature range above 1000°C.
In this paper the sequence of solidification and microstructural evolution of the Mo,C-carbide
alloyed HSS AISI M2 is discussed. In comparison to rapidly solidified laser treated specimens
also alloys solidified at low cooling rates are investigated. Thermodynamic calculations of the
constitutional changes are used to discuss the solidification process and the resulting microstruc-
tures.
1. Einleitung
Neue Schnellarbeitsstahlentwicklungen zielen darauf ab, den Legierungsgehalt zu heben und
somit Eigenschaften wie Warmfestigkeit, AnlaBbestandigkeit oder Zahigkeit zu verbessern. GroB-
technisch limitierte Schmelzbadtemperaturen, aber auch geringe Abkühlraten stellen allerdings
metallurgische Grenzen für die Entwicklung höchstlegierter HSS dar /1/.
Mit dem Einsatz von Hochleistungslasern in der Oberflächentechnik steht für die Legierungs-
entwicklung ein neues Werkzeug zur Verfügung. Die gute Fokussierbarkeit des Laserlichtes
macht den Laser zu einer Warmequelle mit hoher Leistungsdichte, die es erlaubt, in Schmelzba-
dern Temperaturen über 2000°C zu erreichen /2/. Mit steigender Temperatur erhöht sich die
Löslichkeit der Schmelze für hochschmelzende Zusatzstoffe, so können beispielsweise Karbide
in der Schmelze gut gelöst und homogen verteilt werden /3-5/. Die für Laseroberflächenbehand-
lung typischen Kühlraten von 10° bis 10* K/s ermöglichen ein rasches Durchlaufen des Er-
starrungsintervalles. Dies verhindert weitgehend das Auftreten von Makroseigerungen. Weiters
führen die hohen Kühlraten zu feinen Gefügestrukturen und je nach Legierungssystem zur Aus-
bildung metastabiler Phasen.
Um vorab Entwicklungssrichtungen für neue Legierungen einzugrenzen, ist daher die Kenntnis
der lokalen Gleichgewichte und der Erstarrungsgefüge von Bedeutung. In der Literatur sind zwar
ausführliche Informationen über Gefüge und thermodynamische Daten von binären und ternären
Prakt. Met. Sonderbd. 26 (1995) 1455
