58 Praokt. Met. Sonderband 47 (2015)
werkstoffe vorgestellt und mit Blick auf die Wirksamkeit der werkstofftechnischen Gegenmafnah-
men gegen Abrasion beleuchtet. Die Werkstoffpalette reicht von einfachen verschleißbeständigen
Baustählen über Vergütungs- und Werkzeugstähle bis hin zu verschleißbeständigen weißen Gussei-
sen und Auftragschweißungen.
2 Gefiigebestandteile
2.1 Metallmatrix
Die Eigenschaften von Fe-Basis Metallmatrices beruhen im Wesentlichen auf den Mechanismen,
die auch bei der Wärmebehandlung von Stahl ausgenutzt werden. Die Mischkristallhédrtung von
Eisenmatrizes basiert wie beim Stahl auf dem substitionellen Einbau der Elemente Chrom, Molyb-
din, Mangan, Nickel, Silizium und Vanadin sowie dem interstitiellen Einbau von Kohlenstoff, wo-
bei die Hartung durch Kohlenstoff im Martensit die effektivste ist. Einen groen Erkenntnisgewinn
liefern heute Berechnungen nach der Calphad-Methode. Mit kommerziellen Softwarepaketen und
Datenbanken ist es möglich, die entstehenden Phasen in nahezu beliebigen Zusammensetzungen im
Gleichgewicht zu berechnen und als Zustandsdiagramme auszugeben. In der Legierungsentwick-
lung erspart dies viel experimentelle Arbeit.
Fe-Basis Legierungen werden gehärtet. Einer raschen Abkühlung nach dem Austenitisieren zur
Martensitumwandlung folgt eine gezielte Anlassbehandlung, bei der die Härte mit der Anlasstempe-
ratur ab und die Zähigkeit zunehmen. Bei Anwesenheit der Elemente Chrom, Molybdän, Vanadin
oder Niob können sekundäre Karbide ausgeschieden werden, die bei Anlasstemperaturen um 500
°C ein Sekundärhärtemaximum bewirken und damit der Matrix Warmfestigkeit verleihen. Bei ho-
her Härtetemperatur oder beim Abkühlen aus der Gusshitze ist die Martensitumwandlung bei C-
Gehalten oberhalb 0,5 Gew.-% häufig unvollständig. In diesen Fällen liegt die Martensitfinishtem-
peratur unterhalb von RT, so dass weicher Restaustenit lokal im Gefüge zurückbleibt. Weicher
stabiler Restaustenit in Gehalten oberhalb von ca. 30 Vol.-% senkt den Verschleißwiderstand gegen
Abrasion bietet aber zugleich eine gewisse Verformungsreserve. Legierungstechnisch kann die Sta-
bilität des Restaustenits verringert werden, so dass dieser dehnungs- und spannungsinduziert bei
Furchungsverschleiß in Martensit transformiert werden kann. Als positiver Effekt führt dies zur
Aufhärtung in der oberflächennahen Randzone während der Bulkwerkstoff darunter aber zäh bleibt
[3].
2.2 Hartphasen ;
Hartphasen werden im Allgemeinen entsprechend ihrer Zusammensetzung mit der chemischen
Strukturformel YıXy bezeichnet. Sie lassen sich anhand des überwiegenden Bindungscharakters
ihrer Atome in kovalente, ionische und metallische Hartphasen einteilen, wobei letztere sich in be- 3
sonderer Weise zur Einbindung in metallische Matrices eignen. Typische Eigenschaften sind eine x
hohe Härte, ein hoher E-Modul und hoher Schmelzpunkt sowie ein geringer thermischer Ausdeh-
nungskoeffizient bei guter chemischer und thermischer Stabilität.
In Fe-Basislegierungen haben insbesondere die Karbide der Übergangsmetalle eine nennenswerte
Bedeutung erlangt. Sie werden gemäß ihrer chemischen Struktur mit M;C} bezeichnet, wobei in M
je nach Karbidtyp mehr oder weniger Metallatome aus der Legierung gebunden sind. So löst das als
Zementit im Fe-C-Legierungen bekannte Fe;C auch Chrom und wird dadurch etwas härter. In höher
chrom- und kohlenstoffhaltigen Fe-Legierungen sind die Karbide M»3Cs und M-+C; stabil, in denen
