Spezielle Werkstoffe

[K’12]
↑ r:
Das Material fließt mehr aus der Breite
gute Tiefzieheignung

↓ r
Das Material fließt aus der Dicke
gute Streckzieheignung

[K’12]
- unerwünschte Zipfelbildung
- unterschiedliche Wandstärken

[K’12] Bei identischer Werkzeuggeometrie entstehen bei jedem Werkstoff unterschiedliche Ziehformen.

Kleinste Änderungen in der chemischen Zusammensetzung, dem Gefüge oder der vorangegangenen Verformungs- und Wärmebehandlungsgeschichte führen zur Änderung des Verformungs- und Rückfederungsverhaltens.
[Keine Gewährleistung]

[K’12] Die Umformwerkzeuge müssen nicht nur an die Geometrie der herzustellenden Bauteile, sondern an den umzuformenden Werkstoff angepasst werden, damit das erwünschte Werkstück entsteht.

[K’12] Rückfederungen treten bei der Verformung von Blechteilen auf und führen dazu, dass sich das Werkstück nach der Verformung nicht die erwünschte Form beibehält, sondern zurückfedert. Grund dafür ist, dass die Verformung nicht vollständig im plastischen sondern im elasatisch-plastischen Bereich vollzogen wurde.

[K’12] Die ebene Anisotropie ∆r ist ein Maß für die Neigung der Zipfelbildung beim Tiefziehen. Keine Zipfelbildung bei ∆r = 0.

∆r = (r0° + r90° - 2 r45°) / 2
 

[K’12] DC01
- i.d.R. kalt nachgewalzt (dressiert)
- frei von Fließfiguren
- einstellen einer gewünschten Rauheit
- schmelzschweißbar
- preiswert

DC06
- Vakuumbehandlung notwendig -> legieren mit Ti
- Weitere Verbesserung des Umformverhaltens ↑A80, ↑r, ↑n, ↓Re
- Alterungsbeständig -> keine Fließfiguren
- Dressieren nicht notwendig
- schweißbar

[K’12] DC01
- Unlegierte Qualitätsstähle
- (F)-isch mit geringerm (P)-Anteil (eingeformte Karbide)

DC06
- weniger C als DC01-DC05
- C u. N durch Ti u./o. Nb komplett abgebunden
- kein (P) / (Z)
- keine interstitiell gelösten Fremdatome im α-Fe

[K’12] Teilchenverfestigung durch Cottrell-Wolken.

Cottrell-Wolken: Konzentration von interstitiell gelösten Fremdatome (C, N) im Zugspannungsbereich von Versetzungen -> Behinderung der Versetzungen.

[K’12] Hochfeste isotrope Stähle besitzen
- keine ausgeprägte Vorzugsorientierung der Kristalle
- gleichmäßige mechanische Eigenschaften ( ∆r ≈ 0 )

[K’12] Isotropie entsteht durch das exakte Abstimmen von
- Kaltwalzgrad,
- Haubenglühtemperatur und
- Haubenglühzeit.

Teil(re)kristallisierung entsteht durch die Mischung von
- Walz- und
- Rekristallisations-Strukturkomponenten,
welche die Orientierung verändern und zur (remanenten) Kaltverfestigung führen.

[K’12] Die ebene Anisotropie ∆r ist bei isotropen Stählen nahezu null. Dadurch entsteht beim Tiefziehen
- keine Zipfel und
- kaum Verschnitt.

Beim Streckziehen
- entstehen kaum Wanddickenunterschiede und es sind
- geringere Wandstärken möglich als bei herkömmlichen Tiefziehgüten.

[K’12] Keramiken sind
- kristalline, anorganische nichtmetallische Werkstoffe,
- im Wasser schwer löslich und besitzen einen
- Kristallanteil > 30%.

[K’12] Ein kubischer Martensit ist, da er einen geringen C-Gehalt aufweist, nicht tetragonal verspannt und somit nicht spröde. Im Vgl. zum tetragonal verspannten Martensit ist seine Härte minimal geringer, dafür weißt er ein viel höhere Zähigkeit auf.

[K’12] Hartstoffe: WC, TiC, TaC, NbC
Bindemetall Co (evtl. mit Zusätzen an Fe und Ni)

[K’12] Mit Werkzeugen aus CBN, da eine Bearbeitung von Werkstoffen, die Härten zwischen 60 und 70 HRC aufweisen, möglich ist. Zudem besitzt CBN eine gute Temperaturbeständigkeit und geht, anders als Diamant, keine/kaum chemische Reaktionen mit dem zu bearbeitenden Material ein.

[K’12] Sekundärhärtemaximum: maximal erreichbare Sekundärhärte
Sekundärhärte: Ausscheidung von Sonderkarbiden (und Umwandlung von vorhandenem (RA) in (M)) bei bestimmten Stählen (Warm- und Schnellarbeitsstähle) während des Anlassens. Dadurch können Härten erreicht werden, welche die Martensit härte sogar noch übersteigen können.

[Ohne Gewähr]

[K’12] Sekundärhärte tritt bei Warm- und Shnellarbeitsstählen nach dem Härten beim hohen Anlassen durch die
Ausscheidung von feinstverteilten, i. d. R. globularen Sonderkarbiden (z.B. Cr₇C₃, WC, V₄C₃ ) in der vierten Anlassstufe auf.

[K’12] Unter Grünbearbeitung wird die Formgebung durch Drehen, Fräsen, Bohren oder Sägen von keramischen Bauteilen (Presskörpern) vor dem Sintern verstanden. Bei der sich nach dem Sinterbrand anschließenden Endbearbeitung ist nur noch Schleifen, Polieren und Glasieren möglich.

[K’12] Bei den beiden Urformverfahren entfallen im Vgl. zum Stranggießen das Vorgerüst und beim Gießwalzen zusätzlich die Warmbandstraße. Beides bedeutet einen geringern Fertigungs- sowie Investitionsaufwand.

[K'11] Ein Dualphasen-Stahl ist ein Flacherzeugnis, bei dem der (M) feinkörnig und inselförmig mit einem Anteil von 10 … 30 % in einer (F)-ischen Matrix eingebettet ist.

Im vollständig (A)-isierten Zustand wird das Blech zunächst gewalzt. Es erfolgt eine Abkühlung in den, zeitlich durch
- Si (Verschiebung der (F)-Nase zu nidrigeren Zeiten) und
- C, Cr, Mo, V und W (Verschiebung der (P)-Nase zu höheren Zeiten)
geweiteten (F)-Bereich, ein weiteres Walzen und das Halten in diesem Bereich, in dem ein Großteil des (A) in (F) umwandelt. Es folgt eine weitere Abkühlung (vorbei(!) am (B)- und (P)-Gebiet) und das anschließende Haspeln unterhalb der M_S-Temperatur. Auf der Haspel wandelt der noch verbleibende (RA) in (M) um.

[K'11] Presshärtbare Stähle sind Flacherzeugnisse mit folgendem Konzept:
- Blech liegt in einem gut kaltverformbaren (F)- / (P)-ischen Zustand vor
- (A)- / Teil-(A)-isierung vor der Umformung
- Warmumformung mit anschließender schneller Abkühlung im Werkzeug (Form- / Presshärten)
- (M)-Bildung während / nach der Umformung mit hoher Festigkeit
- B verbessert die Härtbarkeit
- Einstellung der Festigkeit über Mn- und C-Gehalt sowie über Prozessparameter

[K'11] Anisotropie bezeichnet die Richtungsabhängigkeit von mechanischen und physikalischen Eigenschaften. Anisotropie entsteht in einem Blechwerkstoff durch das Walzen, bei dem sich Kristalle im Werkstoff in eine/mehrere Richtungen bevorzugt orientieren.

[K'11] Der Verfestigungsexponent n ist ein Maß für die, bei der Umformung zu erzielende größtmögliche Formänderung.

n = ∆ln( k_f ) / ∆ln( φ )

k_f … wahre (Fließ-) Spannung
φ  … logarithmische Dehnung

[K'11] Der Werkstoff

- ermöglicht bessere Spanleistungen und somit höhere Vorschübe.
- hat eine bessere Thermoschockbeständigkeit und ist somit für eine spanende Bearbeitung ohne KSS geeignet.
- kann besserer die Wärme ableiten und dehnt sich dadurch sowie aufgrund seiner geringeren Wärmeausdehnung weniger stark aus. Dies führt zu geringeren Spannungen sowie zur verbesserten Maß- und Geometriehaltigkeit.

[Antwort(en) ohne Gewähr!]

[K'11] HW steht für die Kennung der Werkstoffgruppe 'unbeschichtetes Hartmetall, Hauptbestandteil: WC (Wolfram-Karbid) mit einer Korngröße ≥ 1 µm'.

K steht für die Kennung des Werkstück-Werkstoffs 'Gusseisen: Gusseisen mit Lamellengraphit, Gusseisen mit Kugelgraphit, Temperguss'.

15 steht für die Anwendungsgruppe:
- erhöhte Verschleißfestigkeit: mittlerer bis höherer v_c (Schnittgeschwindigkeit) möglich
- verringerte Zähigkeit: geringerer bis mittlerer f (Vorschub) möglich

[K'11] (Anm.: HW steht für die Kennung der Werkstoffgruppe 'unbeschichtetes Hartmetall, Hauptbestandteil: WC (Wolfram-Karbid) mit einer Korngröße ≥ 1 µm'.)

Bei Überschreitung einer bestimmten Temperaturen (hier: 600 °C) beginnt der Hartstoff (hier: WC (Wolfram-Karbid)) sich teilweise aufzulösen und es kommt zur Minderung der gewünschten Eigenschaften (Härte, „Festigkeit“, etc.).

[Z] HW steht für die Kennung der Werkstoffgruppe 'unbeschichtetes Hartmetall, Hauptbestandteil: WC (Wolfram-Karbid) mit einer Korngröße ≥ 1 µm'.

[Z] HF steht für die Kennung der Werkstoffgruppe 'unbeschichtetes Hartmetall, Hauptbestandteil: WC (Wolfram-Karbid) mit einer Korngröße < 1 µm'.

[Z] HT steht für die Kennung der Werkstoffgruppe 'unbeschichtetes Hartmetall, Hauptbestandteil: TiC (Titan-Karbid), TiN (Titan-Nitrid) oder beides'.

[Z] HC steht für die Kennung der Werkstoffgruppe 'beschichtetes Hartmetall, Hauptbestandteil: TiC (Titan-Karbid), TiN (Titan-Nitrid) oder beides'.

[K'11] (Anm.: Warmarbeitsstähle finden bei der Bearbeitung von Werkstücken bei höheren(!) Temperaturen (Warmumformen) Anwendung.)

Warmarbeitsstähle besitzen eine
- gute Warmhärte,
- hohe Warmfestigkeit (und
- hohe Warmzähigkeit),
Dies Eigenschaften entstehen nach dem Härten und Anlassen und sind zurückzuführen auf die
- Ausscheidung von feinstverteilten, i. d. R. globularen Sonderkarbiden (Cr, Mo, V, W) während des i. d. R. zweimaligen hohen Anlassens (4. Anlassstufe) sowie die
- Legierung mit Co, das die Anlassbeständigkeit (Widerstand des Werkstoffs gegen die härte-mindernde Wirkung während des Anlassens) verbessert, indem es das Austenit-Kornwachstum behindert, und somit hohe Anlasstemperaturen erst ermöglicht.

Thermische Spannungen (durch häufige Temperaturwechsel) im Werkzeug, können durch Spannungsarmglühen beseitigt und somit die Eigenschaften des Werkzeugs wiederhergestellt werden.

[Z] Warmarbeits- (bzw. allg. Werkzeug-)Stähle dürfen nicht über der Anlasstemperatur (WA-Stähle besitzen keinen festen Temperaturbereich) eingesetzt werden, da es sonst zur Wiederaufnahme des Anlassvorgangs und somit zur Entfestigung kommt.

[K'11] Das ZrO₂ (Zirkon-Oxid) kann Risse verschließen. Voraussetzung ist, dass Y (Yttrium) als Legierungselement enthalten ist. Y₂O₃ (Yttrium-Oxid) stabilisiert bei RT einen Anteil von höchsten 8 % der Hochtemperaturphase des ZrO₂, in der es tetragonal vorliegt. Erst unter Zugspannung klappen Anteile dieser stabilisierten Phase martensitisch in die monokline Phase um. Diesen Umklappvorgang bezeichnet man als Umwandlungsverstärung, da es bei ihm zur 3 … 5-%igen Volumenzunahme und somit zur Rissabschirmung (Verschließung des Risses) oder zur Rissverzweigung kommt.

[K'11] Werkstoffe mit karbid-bildenden Elementen sollen nicht mit Diamant bearbeitet werden, da die Affinität vom Eisen zum Kohlenstoff (Diamant) hoch ist, (mit zunehmender Temperatur) der Kohlenstoff somit aus dem Diamant in den Stahl diffundiert und dadurch die Werkzeug-Standzeit erheblich herabgesenkt wird.

[K'11] DM steht für die Kennung der Werkstoffgruppe 'monokristalliner Diamant'.

[Z] DP steht für die Kennung der Werkstoffgruppe 'polykristalliner Diamant'.

[Z] BL steht für die Kennung der Werkstoffgruppe 'kubisch-kristallines Bor-Nitrid mit niedrigem Bor-Nitrid-Gehalt'.

[Z] BH steht für die Kennung der Werkstoffgruppe 'kubisch-kristallines Bor-Nitrid mit hohem Bor-Nitrid-Gehalt'.

[Z] BC steht für die Kennung der Werkstoffgruppe 'beschichtetes kubisch-kristallines Bor-Nitrid mit hohem Bor-Nitrid-Gehalt'.