ANTRIEB Als
ANTRIEB Als nischenorientierter Re-Roller für anspruchsvolle Präzisionshalbzeuge bietet Zapp Lösungen, die über das Produkt- und Erzeugungsspektrum eines Standard-Walzwerkes hinaus gehen Bild: Zapp Bild: Zapp Tabelle 2: Chemische Zusammensetzung (Gew.%) Bestandteil und relativ teuer – daher ist die Menge an Kobalt präzise eingestellt und in Haynes 282 alloy mit ca. 10% am unteren Ende der üblichen Spanne für diese Legierungsklasse angesiedelt. Molybdän wiederum ist ein wichtiges Element zur Erreichung der Kriechfestigkeit von γ-gehärteten Legierungen und in diesen üblicherweise mit 4,3 bis 10 Gew.% enthalten. Dabei handelt es sich um ein relativ großes und unbewegliches Atom, das so eine signifikante Mischkristallverfestigung bietet; aus diesem Grund wurde bei Haynes 282 alloy ein Molybdängehalt von ca. 8,5 % gewählt. Die Elemente Aluminium und Titan sind die ausscheidungsbildenden Elemente. Nur kleine Änderungen in der Menge dieser beiden Legierungszusätze haben starke Auswirkungen auf die Eigenschaften und die Verarbeitbarkeit der Legierung. Aus diesem Grund wurden die Gehalte Aluminium und Titan in 282 alloy sorgfältig ausgewählt und abgestimmt, um die beste Kombination dieser Eigenschaften zu erreichen. (siehe Tabelle 2) 38 AutomobilKonstruktion 1/2016
Wärmebehandlung: Die Aushärtung Nach dem Lösungsglühen wird 282 alloy einer zweistufigen Wärmebehandlung bei1010 °C für zwei Stunden und bei 788 °C für die Dauer von acht Stunden mit anschließender Luftkühlung unterzogen (Tabelle 3). Eine einstufige Aushärtung ist ebenfalls möglich, je nachdem welche Festigkeiten für die jeweiligen Anwendungen benötigt werden. Bild: Zapp Umformbarkeit und Zwischenglühung Haynes 282 alloy verfügt über ausgezeichnete Umformeigenschaften. Bei Temperaturen im Bereich von 955 bis 1177 °C kann der Werkstoff nach einer ausreichenden Aufwärmphase dann warm umgeformt werden. In Tabelle 4 lässt sich der Vergleich der zu erwartenden Härte bei einer bis zu 50 % abgeschlossenen Kaltumformung nachvollziehen. Alle warmoder kaltumgeformten Teile sollten in der Regel vor dem Aushärten geglüht werden. Ein weiterer wichtiger Aspekt bei der Verarbeitung, der stark von der γ-Ausscheidungen beeinflusst ist, ist die Zwischenglühbehandlung. Denn nach 30 bis 40 % der Umformung des Querschnitts wird eine Zwischenglühung vom Hersteller empfohlen. Diese Wärmebehandlungen werden im Allgemeinen angewendet, um das Material in den besser formbaren Zustand zurückzuversetzen, denn dieser Tabelle 3: Darstellung der mechanischen Eigenschaften des Blechmaterials aus Haynes 282 alloy im ausgehärteten Zustand Tabelle 4: Darstellung der Härte in Abhägigkeit von Kaltumformungsgrad (Blech, lösungsgeglüht) Zustand ist wichtig bei der weiteren Verarbeitung bzw. Umformung. Für einige γ-gehärtete Legierungen allerdings ist es selbst nach dem Lösungsglühen schwierig, diesen Zustand zu erreichen. Das liegt an der Ausscheidung der γ-Phase während der Abkühlphase nach dem Glühen, die wiederum eine zunehmende Steifheit und reduzierte Formbarkeit bewirkt. Aus diesem Grund wird diese Legierungsklasse nach dem Glühprozess – wie weiter oben bereits beschrieben – oftmals schnell gekühlt oder mit Wasser abgeschreckt. Thermische Stabilität Die Stabilität der Mikrostrukturen über eine langdauernde thermale Belastung hinweg kann für Hochtemperaturwerkstoffe wichtige Effekte auf die Materialeigenschaften haben. In vielen Legierungen können solche thermalen Belastungen zur Ausbildung von schädlichen Phasen wie - und μ-Phasen führen. Diese Phasen können dann zu signifikanten Verlust der Duktilität bei Raumtemperatur führen. In γ-gehärteten Legierungen kann die Vergröberung oder Überalterung der γ-Ausscheidungen ein zweiter unerwünschter Effekt der thermalen Beanspruchung sein. Eine solche Vergröberung kann zu einem Verlust der Festigkeit führen, sowohl hinsichtlich der Zug- als auch der Kriechfestigkeit. Haynes 282 alloy wurde entworfen, um widerstandsfähig gegenüber beiden Formen der thermischen Instabilität zu sein und erfüllt diesen Anspruch auch zuverlässig. So wird er zum Werkstoff der Wahl für Hochtemperaturumgebungen wie Abgasstränge oder Turbolader und leistet für die Motorenbauer einen wertvollen Beitrag zur Umsetzung der neuen Abgasnormen. Zapp Materials Engineering GmbH, Ratingen, hedieh.barkemeyer@zapp.com, www.zapp.com Dieser Artikel beruht in weiten Teilen auf der Übersetzung von „Development of a fabricable Gamma-Prime strengthened Superalloy” von L. M. Pike, Haynes International Inc. Bild: Zapp Metallpyramide Bild: Zapp 1/2016 AutomobilKonstruktion 39
