Kap. 15 StÃ¤hle - IWF

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Kap. 15: Stähle Werkstoffe und Fertigung II – Metalle 3.) Einfluss auf die Umwandlungstemperaturen Fast alle Legierungselemente senken die Diffusionsgeschwindigkeit und demnach die kritischen Abkühlgeschwindigkeiten für die Martensitbildung. Fast alle Legierungselemente senken die M S - Temperatur. Bei Absenkung unter Raumtemperatur entstehen metastabile austenitische Stähle. Legierungselement Chrom: Das Fe - Cr - C - System ist vor allem durch die beiden Chrom - Carbide bestimmt: K 1 = Cr 23 C 6 (Cr : C ≈ 4 : 1) K 2 = Cr 7 C 3 (Cr : C ≈ 2 : 1) Steigt der Cr - Gehalt, wird das K 1 - Gebiet grösser, steigt der C - Gehalt, geht K 1 in K 2 über. Fig. 15.18 zeigt verschiedene Gehaltsschnitte des ternären Systems. Fig. 15.19 zeigt daraus abgeleitet die Veränderung des Austenitgebiets, welches ab 20% Cr verschwindet. Fig. 15.20 zeigt die Fe - Cr - Seite des ternären Körpers. Erkennbar ist die Abschnürung des Austenitgebiets, so dass abhängig vom Kohlenstoffgehalt bei genügend grossen Cr - Gehalten umwandlungsfreie ferritische Stähle entstehen. Erkennbar ist die Bildung des sehr spröden überstrukturierten Fe - Cr - Mischkristalls, der σ - Phase sowie die Absenkung der Curie - Temperatur mit zunehmendem Cr - Gehalt. Fig. 15.21 zeigt eine Projektion auf die Gehaltsebene. Dargestellt sind als gestrichelte Linien die Verlagerungen des eutektoiden Punktes sowie die maximale Ausdehnung des Austenitgebietes mit zunehmendem Cr - Gehalt (vgl. dazu auch Fig. 15.19), welches ab ca. 22 % Cr verschwindet. Die durchgezogenen Linien zeigen die Existenz eines von der Erstarrung her umwandlungsfreien ferritischen Bereichs auf. Bei geringen Cr - Gehalten läuft die Abkühlung immer durch rein austenitisches Gebiet, sog. ferritfreie Stähle, die bei der Abkühlung eine Phasenumwandlung durchlaufen. Danach existieren bei sehr kleinen C - Gehalten primärferritische Bereiche, die keine Phasenumwandlung aufweisen, sog. ferritische Stähle. An diese schliessen sich Stähle an, die ein ferritisch - austenitisches Zweiphasengebiet durchlaufen und demnach z.T. bei Abkühlung umwandeln, sog. halbferritische Stähle. Bei Gehalten oberhalb 5% bildet Chrom Sonderkarbide und ist daher auch im Austenitgebiet schmiedbar. Beispiel: X210Cr12. Chromkarbide sind hart und verschleissfest, weshalb sie für Werkzeugstähle gerne verwendet werden. Beispiele für Kaltarbeitstähle: 100Cr6, X165CrV12 Beispiele für Warmarbeitstähle: X40CrMoV5 1 Seite 416
Kap. 15: Stähle Werkstoffe und Fertigung II – Metalle Fig. 15.18 Cr - Gehaltsschnitte des ternären Fe - Cr - C - Systems: Austenitgebiet. Chrom senkt die kritische Abkühlgeschwindigkeit, verbessert somit die Durchhärtbarkeit. Es gibt daher eine ganze Reihe niedriglegierte Stähle, die Chrom enthalten, z.B. 42 CrMo4. Chrom verbessert die Korrosionsbeständigkeit, wenn Chrom mit Eisen einen Mischkristall bildet, also in Lösung ist. Ab 12 % Chrom entsteht ein Stahl, der dem Angriff der Atmosphäre gegenüber korrosionsbeständig ist. Eine nochmalige Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit entsteht, wenn mehr als 17% Chrom enthalten sind. Bei zu langsamer Abkühlung scheidet sich Chromcarbid auf den Korngrenzen aus. Solche Werkstoffe sind dann extrem empfindlich gegen interkristalline Korrosion. Um dies zu vermeiden wird rostfreien Stahlsorten in der Regel Nickel zulegiert, um das Carbidnetz aufzulösen. Chromhaltige Stähle sind mit steigendem Chromgehalt zunderfest. Seite 417
Seite 1 und 2: Kap. 15: Stähle Werkstoffe und Fer
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