Abstract
voestalpine Böhler Edelstahl ist ein Hersteller von hochlegierten Stählen, neben korrosionsbeständigen Stählen finden sich auch viele Werkzeugstähle im Portfolio. Das Vergießen in großen Gussblöcken ist nach wie vor das Mittel der Wahl für solche Spezialstähle. Um die Erstarrung solcher Blöcke positiv zu beeinflussen, kann es sinnvoll sein die Erstarrung einerseits früher in eine ungerichtete Form zu leiten und andererseits die Primärkorngröße zu optimieren. Dadurch können Seigerungen, Porositäten oder Lunker reduziert werden. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Erstarrung des korrosionsbeständigen super-austenitischen Stahls X1CrNiMoCuN20-18-7 und des Schnellarbeitsstahl HS2-9-1-8. Während beim korrosionsbeständigen Stahl der Fokus auf der Verbesserung der Gussstruktur von gerichtet zu ungerichtet und feinkörnig liegt, steht beim Schnellarbeitsstahl eine Feinung der eutektischen Karbidstruktur im Vordergrund. Das Literaturstudium beleuchtet die notwendigen Grundlagen, um die chemisch-physikalischen Vorgänge, die sich hinter Erstarrungsstrukturen verbergen, richtig zu bewerten. Außerdem werden die Möglichkeiten, endogene Partikel als heterogene Keimstellen heranzuziehen, im Detail diskutiert. Der Einsatz solcher Einschlüsse als Kristallisationskeime für die Primärstruktur stellt den Fokus dieser Arbeit dar. Besonders AlCeO3 ist ein vielversprechendes Partikel für die Kornfeinung von Austeniten. Einfluss auf die eutektischen Karbide haben vordergründig die jeweilige chemische Zusammensetzung der Stahlsorte und die Erstarrungsbedingungen. Um die AlCeO3 Bildung vorhersagen zu können, wurde die Verlässlichkeit der in FactSage inkludierten thermodynamischen Datenbank FToxid mit Kleinstexperimenten überprüft und bestätigt. Die Simulation stellt ein nützliches Hilfsmittel zur Vorhersage vielversprechender Einschlusslandschaften dar. Kornfeinungsexperimente mit dem superautenitschen Stahl zeigten, dass bei Summensauerstoffgehalten von 140 ppm und 40 AlCeO3 Partikel pro mm² die ungerichtete Erstarrung von 23 auf 64 % des Blockquerschnittes und die Anzahl der Körner von 1.7 auf 41 pro cm² gesteigert werden kann. Umform- und Rekristallisationsexperimente ergaben, dass der Vorteil des gefeinten Gusszustandes auch danach erhalten werden kann, da sich ein langsameres Kornwachstum des gefeinten Materials im Vergleich zu industriell hergestellten ergab. Am Schnellarbeitsstahl wurde sowohl die Auswirkung von Kornfeinung auf die eutekische Karbidstruktur, als auch jene von unterschiedlichen Erstarrungs- und Gießbedingungen untersucht. Die durch den Einsatz von Titan erreichte Verbesserung der Primärstruktur führte zu keiner Veränderung am Anteil der groben Karbide. Die Erstarrungs- und Gießbedingungen zeigten hingegen eine deutliche Auswirkung auf die eutektische Karbidstruktur. Sowohl größere Kühlraten, als auch niedrige Gießtemperaturen sind vorteilhaft, um den Anteil der groben Karbide zu verkleinern. Der Gesamtkarbidgehalt bleibt dabei unbeeinflusst.
Titel in Übersetzung | Verbesserung der Gussstruktur höchst legierter Stahlgüten vergossen in großen Blöcken |
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Originalsprache | Englisch |
Qualifikation | Dr.mont. |
Gradverleihende Hochschule |
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Betreuer/-in / Berater/-in |
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Publikationsstatus | Veröffentlicht - 2020 |
Bibliographische Notiz
gesperrt bis 02-03-2025Schlagwörter
- Stahl
- Korrosionsbeständiger Stahl
- Schnellarbeitsstahl
- Kornfeinung
- Karbidfeinung