Mikrostruktur-Eigenschaftsbeziehungen von Warmarbeitsstahldruckgussformen nach dem Einsatz

Anita Hartwig

Mikrostruktur-Eigenschaftsbeziehungen von Warmarbeitsstahldruckgussformen nach dem Einsatz

Translated title of the contribution: Microstructure-property relationships of hot-work tool steel die casting moulds after use

Anita Hartwig

Chair of Physical Metallurgy (420)

Research output: Thesis › Diploma Thesis

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Abstract

Tool costs represent an important share of the overall cost per die casting part. Therefore, the reduction of cycle times and the increasing of service time of die casting moulds offer a great potential to reduce costs. There are basically two ways to increase lifetime: changing the material or changing the heat treatment. The aim of the present study was to gain information about the applied heat treatment, through the comparison of the mechanical properties and the microstructure of currently used die casting moulds, with regard to an optimization of material and heat treatment. Therefore, the mechanical properties of some already rejected moulds were determined by tensile test, impact test and hardness measurement. Furthermore, samples were observed by light microscope, scanning electron microscope and transmission electron microscope in order to determine the grain size and the microstructure. Subsequently, the results were compared with a heat treatment simulation and with a heat treatment recommended by the materials supplier, which should show the potential of the investigated materials. All investigated moulds showed properties outside specifications. The present mechanical properties and microstructure point to a less-than-ideal heat treatment. The common practice of converting hardness values to equivalent values in other hardness scales and to estimates of tensile strength turned out to be a possible source of errors during heat treatment. Thus, the conversion of hardness values has to be regarded critically.

Translated title of the contribution	Microstructure-property relationships of hot-work tool steel die casting moulds after use
Original language	German
Qualification	Dipl.-Ing.
Supervisors/Advisors	Leitner, Harald, Supervisor (external) Clemens, Helmut, Supervisor (internal)
Award date	26 Jun 2015
Publication status	Published - 2015

Bibliographical note

embargoed until 25-05-2020

Keywords

hot-work tool steel
die casting mould
heat treatment
mechanical properties
microstructure

Access to Document

VolltextFinal published version, 23.7 MB

Cite this

@phdthesis{aa1f9d29c0944a74920cbe6ad261e4ae,

title = "Mikrostruktur-Eigenschaftsbeziehungen von Warmarbeitsstahldruckgussformen nach dem Einsatz",

abstract = "Da die Werkzeugkosten einen betr{\"a}chtlichen Teil der Gesamtkosten eines Druckgussteiles ausmachen, liegt in der Reduzierung der Zykluszeiten und Erh{\"o}hung der Standzeiten der Druckgusswerkzeuge ein gro{\ss}es Potential zur Kostenreduktion. Grunds{\"a}tzlich gibt es zwei M{\"o}glichkeiten die Lebensdauer zu erh{\"o}hen: eine Ver{\"a}nderung des Werkstoffes oder eine Ver{\"a}nderung der W{\"a}rmebehandlung. Das Ziel dieser Arbeit war es, durch den Vergleich der mechanischen Eigenschaften und der Mikrostruktur von momentan eingesetzten Druckgussformen R{\"u}ckschl{\"u}sse auf die durchgef{\"u}hrte W{\"a}rmebehandlung zu erhalten, um daraus m{\"o}gliche Verbesserungspotentiale hinsichtlich Werkstoff und W{\"a}rmebehandlung abzuleiten. Hierf{\"u}r wurden an mehreren bereits aussortierten Formteilen die mechanischen Eigenschaften mittels Zugversuch, Kerbschlagbiegeversuch und H{\"a}rtemessung bestimmt. Des Weiteren wurden Proben mittels Lichtmikroskop, Rasterelektronenmikroskop und Transmissionselektronenmikroskop betrachtet, um Aussagen {\"u}ber die Korngr{\"o}{\ss}e und die Mikrostruktur treffen zu k{\"o}nnen. Anschlie{\ss}end wurden die Ergebnisse mit den Erkenntnissen aus einer W{\"a}rmebehandlungssimulation und mit den Ergebnissen einer selbst durchgef{\"u}hrten W{\"a}rmebehandlung, die das Potential der untersuchten Werkstoffe zeigen soll, verglichen. Alle untersuchten Formteile erf{\"u}llten nicht die Spezifikationen. Die vorliegenden mechanischen Eigenschaften und die Erkenntnisse der Mikrostrukturuntersuchungen deuten auf eine nicht optimale W{\"a}rmebehandlung hin. Als m{\"o}gliche Fehlerquelle bei der W{\"a}rmebehandlung stellte sich die in der Praxis {\"u}bliche Umwertung von H{\"a}rtewerten untereinander und in Zugfestigkeiten heraus. Das Umwerten von H{\"a}rtewerten ist daher kritisch zu betrachten.",

keywords = "hot-work tool steel, die casting mould, heat treatment, mechanical properties, microstructure, Warmarbeitsstahl, Druckgussform, W{\"a}rmebehandlung, mechanische Eigenschaften, Mikrostruktur",

author = "Anita Hartwig",

note = "gesperrt bis 25-05-2020",

year = "2015",

language = "Deutsch",

}

TY - THES

T1 - Mikrostruktur-Eigenschaftsbeziehungen von Warmarbeitsstahldruckgussformen nach dem Einsatz

AU - Hartwig, Anita

N1 - gesperrt bis 25-05-2020

PY - 2015

Y1 - 2015

N2 - Da die Werkzeugkosten einen beträchtlichen Teil der Gesamtkosten eines Druckgussteiles ausmachen, liegt in der Reduzierung der Zykluszeiten und Erhöhung der Standzeiten der Druckgusswerkzeuge ein großes Potential zur Kostenreduktion. Grundsätzlich gibt es zwei Möglichkeiten die Lebensdauer zu erhöhen: eine Veränderung des Werkstoffes oder eine Veränderung der Wärmebehandlung. Das Ziel dieser Arbeit war es, durch den Vergleich der mechanischen Eigenschaften und der Mikrostruktur von momentan eingesetzten Druckgussformen Rückschlüsse auf die durchgeführte Wärmebehandlung zu erhalten, um daraus mögliche Verbesserungspotentiale hinsichtlich Werkstoff und Wärmebehandlung abzuleiten. Hierfür wurden an mehreren bereits aussortierten Formteilen die mechanischen Eigenschaften mittels Zugversuch, Kerbschlagbiegeversuch und Härtemessung bestimmt. Des Weiteren wurden Proben mittels Lichtmikroskop, Rasterelektronenmikroskop und Transmissionselektronenmikroskop betrachtet, um Aussagen über die Korngröße und die Mikrostruktur treffen zu können. Anschließend wurden die Ergebnisse mit den Erkenntnissen aus einer Wärmebehandlungssimulation und mit den Ergebnissen einer selbst durchgeführten Wärmebehandlung, die das Potential der untersuchten Werkstoffe zeigen soll, verglichen. Alle untersuchten Formteile erfüllten nicht die Spezifikationen. Die vorliegenden mechanischen Eigenschaften und die Erkenntnisse der Mikrostrukturuntersuchungen deuten auf eine nicht optimale Wärmebehandlung hin. Als mögliche Fehlerquelle bei der Wärmebehandlung stellte sich die in der Praxis übliche Umwertung von Härtewerten untereinander und in Zugfestigkeiten heraus. Das Umwerten von Härtewerten ist daher kritisch zu betrachten.

AB - Da die Werkzeugkosten einen beträchtlichen Teil der Gesamtkosten eines Druckgussteiles ausmachen, liegt in der Reduzierung der Zykluszeiten und Erhöhung der Standzeiten der Druckgusswerkzeuge ein großes Potential zur Kostenreduktion. Grundsätzlich gibt es zwei Möglichkeiten die Lebensdauer zu erhöhen: eine Veränderung des Werkstoffes oder eine Veränderung der Wärmebehandlung. Das Ziel dieser Arbeit war es, durch den Vergleich der mechanischen Eigenschaften und der Mikrostruktur von momentan eingesetzten Druckgussformen Rückschlüsse auf die durchgeführte Wärmebehandlung zu erhalten, um daraus mögliche Verbesserungspotentiale hinsichtlich Werkstoff und Wärmebehandlung abzuleiten. Hierfür wurden an mehreren bereits aussortierten Formteilen die mechanischen Eigenschaften mittels Zugversuch, Kerbschlagbiegeversuch und Härtemessung bestimmt. Des Weiteren wurden Proben mittels Lichtmikroskop, Rasterelektronenmikroskop und Transmissionselektronenmikroskop betrachtet, um Aussagen über die Korngröße und die Mikrostruktur treffen zu können. Anschließend wurden die Ergebnisse mit den Erkenntnissen aus einer Wärmebehandlungssimulation und mit den Ergebnissen einer selbst durchgeführten Wärmebehandlung, die das Potential der untersuchten Werkstoffe zeigen soll, verglichen. Alle untersuchten Formteile erfüllten nicht die Spezifikationen. Die vorliegenden mechanischen Eigenschaften und die Erkenntnisse der Mikrostrukturuntersuchungen deuten auf eine nicht optimale Wärmebehandlung hin. Als mögliche Fehlerquelle bei der Wärmebehandlung stellte sich die in der Praxis übliche Umwertung von Härtewerten untereinander und in Zugfestigkeiten heraus. Das Umwerten von Härtewerten ist daher kritisch zu betrachten.

KW - hot-work tool steel

KW - die casting mould

KW - heat treatment

KW - mechanical properties

KW - microstructure

KW - Warmarbeitsstahl

KW - Druckgussform

KW - Wärmebehandlung

KW - mechanische Eigenschaften

KW - Mikrostruktur

M3 - Diplomarbeit

ER -