2006/2007 WELS KONKRET - FH Oberösterreich

Physikalische Simulation von Kurzzeit-
Wärmebehandlungen mittels
Dilatometer
Autor: Rick Grunwald
FH-Betreuer: FH-Prof. DI Dr. Reinhold Schneider
Rick Grunwald
Studiengang:
Material- und Verarbeitungstechnik
Vorbildung:
Lehre als Elektriker
Böhler Ybbstal Profi l GmbH
Waidhofnerstrasse 8
3333 Böhlerwerk
FH-Studiengang:
Material- und Verarbeitungstechnik
Studiengangsleiter:
FH-Prof. DI Dr. Daniel Heim
Tel.: 07242/72811-3060
E-Mail: sekr.mvt@fh-wels.at
www.fh-ooe.at/mvt
Einführung - Unternehmensprofil
Die Böhler Ybbstal Profi l GmbH (BYP) ist ein weltweit
führender Anbieter im Bereich von gewalzten, gezogenen
und wärmebehandelten Spezialprofi len aus Stahl
und Ni-Basis-Legierungen.
Zum weiteren Ausbau der Technologieführerschaft
sollte für eine betriebliche Fertigungslinie eine Prozessverkürzung
im Wärmebehandlungsschritt erarbeitet
werden.
Während der herkömmliche Prozess im Stundenbereich
liegt, sollte das Härten und Anlassen bei einer
Kurzzeitwärmebehandlungen im Sekundenbereich ablaufen.
Die kürzeren Zeiten erschweren dem System
die für die Eigenschaftseinstellung notwendige Aufl ö-
sung der Karbide und die Ausscheidung der Sekundärhärtekarbide
sowie die Restaustenitumwandlung.
Aufgabenstellung
Im Mittelpunkt dieser Arbeit standen die Charakterisierung
einiger ausgewählter Werkzeugstähle und deren
Optimierung hinsichtlich verkürzter Härte- und Anlassparameter
entsprechend der betrieblichen Rahmenbedingungen.
Schwerpunkt des Untersuchungsprogramms war die
physikalische Simulation mit Hilfe eines Abschreck-Dilatometers.
Der Einfl uss der Parameter auf die Werkstoffeigenschaften
sollte mittels Mikrohärteprüfung und
Metallografi e untersucht und charakterisiert werden.
Aus den Ergebnissen sollten im Anschluss optimale
Härte- und Anlassparameter für die betriebliche Umsetzung
abgeleitet werden.
Vergleicht man die Härtemaxima mit jenen einer konventionellen
Behandlung erkennt man, dass die erzielbaren
Härten zwar übereinstimmen, sich aber die Härtetemperaturen
zu höheren Werten verschieben.
Die Wirkung einer Kurzzeit-Anlassbehandlung zeigt,
wie schon bei der Härtetemperatur, dass die Temperaturen
gleicher Zielhärten im Vergleich zu einer konventionellen
Wärmebehandlung zu deutlich höheren
Werten verschoben sind. Ein mehrmaliges Anlassen
scheint kaum Auswirkungen auf die Härte und das Gefüge
zu haben.
Ausblick
Grundsätzlich weisen die Ergebnisse der Simulation
im Vergleich zu den korrespondierenden Betriebsversuchen
eine recht gute Übereinstimmung auf. Die mit
dieser Arbeit gefundenen Prozessparameter können
sehr gut auf die betrieblichen Gegebenheiten übertragen
werden.
Durchgeführte Arbeiten und Ergebnisse
Bei den untersuchten Werkzeugstählen wurden die
Aufheiz- und Abkühlbedingungen, die Austenitisierungstemperatur
und -dauer sowie die Anlasstemperatur
bei ein- und mehrmaliger Behandlung variiert.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Härte bei allen Werkstoffen
mit steigender Austenitisierungstemperatur zunächst
ansteigt und anschließend wieder abfällt. Der
Rückgang der Härte weist auf einen hohen Anteil an
Restaustenit hin, welcher auf die vermehrt gelöst vorliegenden
Legierungselemente zurückzuführen ist.
Durch die Ermittlung der Martensitstart-Temperaturen
aus den Dilatometer-Kurven konnte diese Vermutung
bestätigt werden.
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