62 Prakt. Met. Sonderband 47 (2015)
3.3 Hartphasenhaltige Stähle und weiße Gusseisen
Bei größerer Abrasionsbeanspruchung kommen ledeburitische Kaltarbeitsstähle zur Anwendung.
Sie enthalten häufig bis zu 12 % Chrom und 1,6 % C (z.B. X153CrMoV12-1), weil hierdurch Kar-
bide vom Typ M;C; ausgeschieden werden können. Die Legierungen werden oft als Gusswerkzeu-
ge ausgeführt, sind martensitisch härtbar und eignen sich als Presswerkzeuge für keramische Mas-
sen und als Brechwerkzeuge. Wird der Kohlenstoffgehalt weiter in Richtung 3 % Kohlenstoff ange-
hoben erhöht sich der Hartphasengehalt weiter und die Gruppe der weißen Gusseisen wird erreicht.
Mit Cr-Gehalten < 4 % scheiden sich M3C-Karbide aus, wobei die Matrix in der Regel durch Ab-
kühlung aus der Gusshitze martensitisch wird. Höherlegierte Sorten enthalten zwischen 15 und 30
% Cr, so dass das härtere M;Cz3 als Hartphase in einer martensitischen Matrix ausgeschieden wer-
den kann. Wird Niob in Gehalten zwischen 5 — 7 % zugesetzt, bilden sich aus der Schmelze zu-
nächst die deutlich härten Niobmonokarbide NbC aus, die den Abrasionswiderstand weiter anheben
[9]. Es empfiehlt sich, den Kohlenstoff und Cr-Gehalt dann aber abzusenken, weil die Rissgefahr in
der notwendigen Härtebehandlung mit dem Hartphasengehalt steigt.
Eine andere Gefügekonzeption verfolgt der Manganhartstahlguss (z.B. GX140MnCr17-2). Das Le-
gierungssystem ist so ausgelegt, dass ein austenitisches Gefüge ohne Hartphasen entsteht. Die Le-
gierungen sind deshalb zäh, können aber insbesondere bei Stoßbelastung in der Oberfläche durch
Kaltverfestigung in ihrer Härte auf bis zu 58 HRC aufhärten, wobei die selbst generierte Oberflä- Kor
chenzone weniger als 100 pm dick ist.
Schließlich bleibt noch die Möglichkeit, kostengünstige Substratwerkstoffe mit einer hochhartstoff-
haltigen Schicht durch Fülldraht-Auftragschweißen zu versehen. In Legierungen mit bis zu 5 %
Kohlenstoff und 30 % Chrom werden in den maximal 15 mm dicken Schichten M-Cs-Karbide in
einem Volumenanteil > 50 Vol.-% primär aus der Schmelze ausgeschieden. Alternativ kann beim Pro
Plasma-Transfer-Arc (PTA-) Schweifien Hartstoffpulver (z.B. Wolframschmelzkarbid WC/W;C) in
das Schmelzbad hineingerieselt werden. Neuere Entwicklungen ersetzen die hirbei häufig verwen-
deten teuren Ni-Matrices durch härtbare Fe-Basis-Matrices, in die zugleich auch alternative oxidi-
sche Hartstoffe eingelagert werden können [10].
4 Literatur
[1] W. Theisen, Mat.-wiss. u. Werkstofftech. 2005, 36, 8, 360 — 364
[2] H. Berns, W. Theisen, Eisenwerkstoffe, 4. Auflage Springer-Verlag, Berlin, 2008, S. 252
[3] W. Theisen, Fortschr. Ber. 1997, VDI-Reihe 2, Nr. 428, VDI-Verlag, Diisseldorf
[4] F.X. Kayser, A. Litwinchuk, G.L. Stowe, Metallurgical Transactions A 1975, 6A, 55 — 58
[5] K.D. Litasov, S.V. Rashchenko, AN. Shmakov, Y.N. Palyanov. Journal of Alloys and
Compounds 2015, 628, 102 — 106
[6] H. Mizubayashi, S.J. Li, H. Yumoto, M. Shimotomai, Scripta Materialia 1999, 40, 7,
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[7] L.S.I. Liyanage, J. Houze, S. Kim, MA. Tschopp, S.G. Kim, M.I. Baskes, M.F.
Horstemeyer, Physical Review B89 2014, 094102, 1 — 12
[8] F. Pohl, S. Huth, W. Theisen, Materials Science and Engineering: A 2013, 559, 822 — 828
[9] W. Theisen, G. Gevelmann, Journal of ASTM International 2011, 8,9, 1 —8
[10] A. Rottger, S. Weber, W. Theisen. R. Winkelmann, DVS-Congress und DVS-Expo 2011, 272
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