Prakt. Met. Sonderband 46 (2014) 175 
VERBESSERUNG DER THERMOSCHOCKBESTANDIGKEIT 
VON Si3N4s-WERKZEUGEN FUR METALLURGISCHE 
aes ANWENDUNGEN DURCH EINE WARMEBEHANDLUNG 
site W. Harrer”, R. Danzer, K. Berroth™ 
ntering due oe i " , 
tures. The Institut fur Struktur- und Funktionskeramik, Montanuniversitét Leoben, Leoben, Osterreich 
py was in FCT Ingenieurkeramik, Gewerbepark 11, Frankenblick, Deutschland 
ABSTRACT 
n für Verkehr, 
ian Provincial Aufgrund seiner ausgezeichneten mechanischen und thermischen Eigenschaften wird 
by Steirische SisN4 in steigendem AusmaR als Werkzeug in der metallurgischen Industrie eingesetzt. 
N SHE on Bei einigen dieser Anwendungen treten starke Temperaturwechselbelastungen, die zum 
rogramme. is Versagen der Werkzeuge führen können, auf. Das Versagen keramischer Werkstoffe 
startet von Defekten im Volumen oder auf der Oberfläche von Bauteilen und Proben. Die 
oft durch die Endbearbeitung eingebrachten Oberflächendefekte sind wesentlich 
gefährlicher als Volumendefekte. Durch eine eigens entwickelte Wärmebehandlung ist es 
i gelungen Defekte an der Oberfläche auszuheilen, wenn diese nicht zu groß sind. 
actions, 15, Durch Wasserabschreckversuche an Proben und Bauteilen konnte nachgewiesen werden, 
dass die durch die Wärmebehandlung hervorgerufene Festigkeitssteigerung auch zu einer 
Llanes, L. verbesserten Thermoschockbeständigkeit führt. Da eine Erhöhung der Oberflächenqualität 
ar thickness von Bauteilen wegen der hohen Bearbeitungskosten und in einigen Fällen auch aufgrund 
} der Geometrie der Bauteile oft nicht möglich ist, ist die durchgeführte Wärmebehandlung 
composites ein Weg Festigkeit und Thermoschockbeständigkeit (und damit auch die Zuverlässigkeit 
toughness und Standzeit von Bauteilen aus Siliziumnitrid) mit geringem Aufwand zu erhéhen. 
Mat. Res, 
ability of 3D 1. EINLEITUNG 
-ur. Ceram. en , . an 
Aufgrund Ihrer Sprödigkeit reagieren keramische Werkstoffe sehr empfindlich auf 
th testing of Temperaturwechselbelastungen. Während des Aufheizens (bzw. des Abkühlens) kommt 
1425. es durch lokale Temperaturunterschiede zu unterschiedlichen Wärmedehnungen in 
t for Brittle Proben und Bauteilen. Wenn diese Wärmedehnungen behindert werden entstehen große 
thermische Spannungen. Überlegungen zum Thermoschockverhalten findet man z. B. in 
ritical Crack ar Eine Theorie des Thermoschockverhaltens von Keramiken stammt von Hasselmann 
Eng. Fract In vielen metallurgischen Anwendungen gibt es während des Einsatzes schnelle 
/ Enhanced Temperaturänderungen. Überschreiten die dabei entstehenden thermischen Spannungen 
p. 1371. die Materialfestigkeit kommt es zur Bildung von Thermoschockrissen und zum Versagen 
Stresses in von Bauteilen und Proben [5, 6]. Besonders gefährlich ist dabei das Abkühlen, da bei 
einem Abkühlthermoschock Zugspannungen auf die ganze Oberfläche des Bauteils 
. laminates wirken. Aus diesem Grund haben Defekte an der Oberfläche einen großen Einfluss auf 
8. 2008, p. das Thermoschockverhalten von Bauteilen [7]. Durch eine eigens fiir das untersuchte 
“ Siliziumnitrid entwickelte Wärmebehandlung (Temperatur 1000°C, Haltezeit 5 Stunden, 
ical Tests at Luft) ist es gelungen bestimmte Defektpopulationen an der Oberfläche (wie z. B. 
Bearbeitungsfehler oder Poren) auszuheilen und dadurch die Festigkeit von Proben mit 
verschiedenen Oberflächenqualitäten um bis zu 60 % zu erhöhen. Dieses .Rissheilen® ist