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Aus der Forschung: Längere Lebensdauer für Werkzeugstähle durch Kryobehandlung

Kryobehandlung am Institut für Werkstoffkunde: Serdal Acar kühlt eine Stahlprobe mit flüssigem Stickstoff. Foto: IW

Um Werkzeugstähle zu härten, werden sie bisher wärmebehandelt. Extreme Kälte könnte den Verschleißwiderstand noch steigern: Deshalb untersuchen Forscher am Institut für Werkstoffkunde (IW) die sogenannte Kryobehandlung, bei der Stahl mit flüssigem Stickstoff tiefgekühlt wird.

Beim konventionellen Vergüten von Stahl wird der Werkstoff zunächst auf etwa 1000°C aufgeheizt und anschließend schnell auf Raumtemperatur abgekühlt. Dabei verändert sich das Gefüge des Stahls: Austenit wandelt sich in Martensit um und das Material wird härter, aber auch spröder. Durch eine weitere Erwärmung gewinnt das Material wieder an Zähigkeit, ohne an Härte signifikant einzubüßen.

Um die Lebensdauer von Werkzeugen und Bauteilen noch weiter zu erhöhen, erforschen Wissenschaftler am Institut für Werkstoffkunde (IW) der Leibniz Universität Hannover die sogenannte Kryobehandlung. Dabei werden Werkzeugstähle mithilfe von flüssigem Stickstoff tiefgekühlt – auf mindestens -120°C und maximal -196°C.

Mit der Kryobehandlung wollen die Forscher unter anderem eine homogene Verteilung der Karbide erreichen. Bei Karbiden handelt es sich um harte Metall-Kohlenstoffverbindungen im Stahlgefüge. Im Ausgangswerkstoff sind sie ungleichmäßig verteilt (siehe Bild 2). Durch die Wärmebehandlung sollen sie homogen und feiner verteilt werden und so die Härte und Verschleißfestigkeit des Stahls steigern.

Einen ausführlichen Projektbericht lesen Sie hier  auf unserem Portal "Produktionstechnik Hannover informiert" - PHI.