152 Prakt. Met. Sonderband 41 (2009)
grund seiner Eigenschaften als universell einsetzbarer Werkstoff anzusehen. Anwendung findet der
Stahl Thyrotherm 2344 besonders bei größer dimensionierten Formen in Druckgieß- und Strang-
presswerkzeugen für die Leichtmetallverarbeitung, in Schmiedegesenken sowie in Formen und
Werkzeugen der kunststoffverarbeitenden Industrie [1].
Tabelle 1: Chemische Zusammensetzung der untersuchten Materialien sowie die dazugehörige Abmessung
Werkstoff Abm. | Chemische Zusammensetzung in Mass.-%
[mm C Si Mn P S Cr Mo V
'_Thyrotherm E38K__ | 202,0 0,45
| Thyrotherm 2344 0,88
' Thyrotherm 2367 [252,0 10,35 [0,27 [032 10,011 10.001 1498 {2,85 [055 |
Für die Untersuchung wurden zunächst Rohlinge aus den drei Werkstoffen für die Ermittlung der
Schlagbiegezähigkeit sowie der Thermoschockbeständigkeit gefertigt. Im Anschluss wurden die
Proben auf eine Hirte von 45 +/- 1 HRC referenzbehandelt und bei verschiedenen Beschichtungs-
firmen oberflichenbehandelt (Tabelle 2). Nach dem Rücklauf der Proben erfolgte zunächst eine
Neuvergiitung der borierten Proben aufgrund der hohen Boriertemperatur von 900°C. Anschließend
wurden aus den oberflächenbehandelten Rohlingen Schlagbiegeproben (7 x 10 x 55 mm) so heraus-
gearbeitet, dass nur noch die zu prüfende Fläche (Zugbeanspruchung) eine Oberflächenbehandlung
aufzeigte. Die Schlagbiegeprüfung erfolgte bei Raumtemperatur. Die Temperaturwechselbeständig-
keit wurden im Thermoschockversuch in Abhängigkeit von dem Oberflächenbehandlungsverfahren
für 2000, 4000 und 6000 Wechsel bestimmt. Im Wechsel von 60°C auf 650°C wurden die Thermo-
schockproben unter konstanten Versuchsbedingungen induktiv erhitzt und in einem Wasserbad
schroff abgekühlt. Im Anschluss erfolgte an metallographischen Querschliffen eine quantitative |
Auswertung sowie eine lichtmikroskopische Untersuchung der Randschichtausbildung Bild
3.2
Tabelle 2: Oberflichenbehandlungsparameter
Serie | Thermochemische Behandlung/Schichttiefe i In.
Lol Plasmanitrieren mit Verbindungsschicht/ 0,2 — 0,3 mm nitr;
2 | Plasmanitrieren ohne rbindungeschich / 0,2 — 0.3 mm + PA-CVD Beschichten / 2 um eine
1 3 | Borieren __ /nur Fe;B/ 100 um Gru
PA-
Ver
3. Versuchsergebnisse Nitr
Ein
3.1 Mikroskopische Beurteilung der Randschichtausbildung schi
a
Die durchgefiihrte lichtmikroskopische Untersuchung an metallographisch aufbereiteten Quer-
schliffen zeigt in Bild I die Randschichtausbildung und deren Auswertung. Die metallografische
Auswertung zeigt, dass die Sollvorgaben weitestgehend eingehalten worden sind. So weisen die
plasmanitrierten Proben eine Verbindungsschicht, die im geätzten Schliff als dünner weißer Saum
direkt an der Oberfläche zu erkennen ist, bis zu einer Stärke von 6,9 um auf. Die plasmanitrierten +
PA-CVD - beschichteten Proben sind dagegen frei von einer Verbindungsschicht und weisen eine
gleichmäßig aufgebrachte Hartstoffschicht von bis zu 1,9 um auf. Die freie Nitridausscheidung an
den Korngrenzen kann als unerwünscht betrachtet werden. Die Randschichtausbildung nach dem
Borieren entsprechen dem der Vorgaben von bis zu einer Dicke von 138 um. Auffällig ist hier das
stengelhafte Aufwachsen der Borierschicht. N
ild
