DD215584A1 - Verfahren zur behandlung und verfahrensgemaessen anwendung verschleissschutzgerechter werkstoffe - Google Patents

Abstract

Das Verfahren und seine Anwendung kann insbesondere in vorteilhafter Weise bei Reibung mit Festkoerperkontakt eingesetzt werden, wo es im Vergleich zu Herkoemmlich mechan. stabilen Werkstoffen geringe Reibungszahlen, Tauhtiefen u. Verschleissverluste ermoegl. Das Ziel der Erfindung, eine hoehere Zeitstandfestigkeit u. dadurch einenerhoehten Gebrauchswert von Werkstoffpaarungen zu erreichen, wird dadurch geloest, indem das an sich bekannte Phaenomen einer beanspruchungsinduzierten Phasenumwandlung mit daraus resultierenden Eigenschaftsaenderungen in metastabilen austenitischen Werkstoffen in der Weise ausgenutzt wird, dass waehrend des Belastungsvorganges der Werkstoffpaarung sich selbsttaetig ein verschleissschutzgerechter Werkstoffaufbau mit reversiblem Anteil herausbildet. Durch die mit der Martensitbildung auftretende Verfestigung, Plastizitaetserhoehung und der Reduzierung der Reibenergie fuer den Aufbau der neuen Phase wird eine Schaedigung beanspruchungsgefaehrdeter Bereiche verhindert bzw. verzoegert.

Description

Titel der Erfindung · ^{; !}

Verfahren zur Behandlung und verfahrensgemäßen Anwendung yerschleißschutzgerechter Werkstoffe

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung verschleißachutzgerechter Werkstoffe und deren verfahrensgemäße Anwendung , insbesondere für Werkstoff Paarungen in Tribosystemen mit Festkörper- bzw. Mischreibung,

Charakteristik: der bekannten teohniaohen Lösungen Bei der Werkstoffauswahl für durch Festkörperreibung bzw· Mischreibung beanspruchte Werkstoffpaarungen wird bisher auf speziell hergestellte mechanisch stabile Werkstoffe (Gefügestruktur) oder Verbundschichten, wie z.B. Austenit, Ferrit, ausscheidungsgehärtete Werkstoffe oder thermochemisch behandelte V/erkstoffe, orientiert. Vorwiegend durch experimentelle Untersuchungen wird, eine Optimierung zur Beherrschung der Verschleißersaheihungen angestrebt.

Der Nachteil herkömmlicher stabiler Werkstoffpaarungen in , Tri'oosystemen auf der Basis eines durchgehend verschleiß- . festen Werkstoffaufbaus bzw. eines in Abhängigkeit der äußeren Belastung dimensionierten Verbundschichtsystems zeigt sich besonders in der hohen Reibungs- und Verschleißanfälligkeit bei Änderung der Belastung (instationäre Falirweise, ,

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, : wie« An- und Abfahrvorgänge, Ausfall der Schmierung). Die Ursache für dieses Verhalten ist in der geringen Zeitstand- ;: festigkeit (Kurziseitermüdung durch gegebene hohe Eigenspan-

nungszustände bzw_r durch beansprachungsindusierte hohe ; Eigenspannungen) zu suchen« Das stabile Werkstoff ge füge kann

, sichnicht verschleißsehutzgerecht an die neue Situation ; anpassen, so daß -es aum Ausfall bzw« zur ungewollten Schädigung des Tribosystems kommen kann» Die bekannten technischen Losungen widerspiegeln die oben dargestellte Abhängigkeit·

_v:· .« So wird ZeB. im DD-WP 136 750 eine hochbelastbare Werkstoff-

n-' :' . ..' . . '.. " ' . : : .' ..

Paarung vorgestellt,,-die auf Werkstoffen mit mechanisch st.a-

: bilen Gefügestrukturen basiört· Diese Paarung besitat die bereits erwähnten Nachteile« Die für das Anwendungsgebiet

; der Paarung notwendige Puaktionstüchtigkeit wird durch eine zusätzliche spezifische Wärmebehandlung eines Werkstoff« partners erreicht· Dies führt zu einer weiteren Stabilisierung des Gefüges und damit zu festgelegten-Werkstoffeigen-' schäften. Beim Abweichen der Betriebsparameter vom optimalen Betriebsregime der Paarung können Schädigungen des Werkstoffes auftreten* Die'Starrheit des Tribosystems, welches also.nur für einen bestimmten Anwendungsbereich ausgelegt ' wurde, ist Ursache der nicht verschleißschutzgerechten

> Reaktion der Paarung« Mit "der;"notwendigen Wärmebehandlung erhöhen sich darüber hinaus dia technologischen und energe-

:.' x . ,".'tischen'Aufwendungen«"· - - . ' :

Einige technische Lösungen auf dem Gebiet des· Verschleiß-'. . s.chutzes;. sehen für eine kostenarme Instandhaltung ein

Verschleißteil bei der Paarung vor, so daß die Schädigung ; sich bevorzugt an einem Werkstoffpartner vollziehen kann*

In anderen .Veröffentlichungen, wie ζ.B»in der DS-OS . .2 157 823»'werden Verfahren dargestellt _s die durch eine vor-. - : -' ' herige mechanische Bearbeitung .(Kaltverfestigung durch ;'-.; · . Rändeln,": Prägepolieren, Walzen, Hämmern usw·) soviie einer

elektrochemischen Behandlung der Oberfläche zu solchen Werksfeoffaustäaden (BruclceisenspanQUQgszusfcände) führen, daß die beim reibbedingten Einsatz der Paarung auftretendeü BeIbzugspannungen mehr oder weniger kompensiert werden. Diese Maßnahmen zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit des Werkstoffs beruhen darauf, daß ein Werketoffzustand erreicht wird, der der komplexen Reibbeanspruchung einen höheren Ausgangswiderstandentgegensetzt. Der Mangel dieser Lösungen besteht vor allein darin, daß während der tribölogischen Beanspruchung keine dynamische Strukturanpassung aur Minimier ung des energetischen Zustandes erfolgen kann. Das betrifft auch eine Veredelung der Oberflächenzone durch thermische bzw·.bhermo-cheittische Verfahren, wie z.B. die vorherige Beeinflussung der Oberfläche mittels Hitzestrahlen (DB-OS 2 937 103). ;; / ' : ,/ . '

Hur in den seltensten "Fällen können sich bei stabilen Werkstoff en optimale verschleißsehutzgerechte Defektstrukturen herausbilden, die dann eine Erhöhung der' Verschleißfestigkeit; zur Folge haben. Um dennoch bei Bauteilen eine hohe Verschleißbestähdigkeit zu erzielen, werden neuerdings harte Poly-rVerschleißschutfzschichten in Form einer Sandwichbauweise der Oberflächenzqne zum Einsatz gebracht. Durch die vorherige zielgerichtete Anordnung (Dirnensionierung) verschiedener Schichten von Yierkstoffstrukturen wird versucht, eine verschleißsohutzgerechte Anpassung des Bauteils an eine vorgegebene tribologische Belastung zu erreichen. Im Vergleich zu durchgehend verschleißfes ten Werkstoffen und Monoschichten besitzen Polyschiohten höhere Verschleißbeständigkeiten· Nachteilig wirkt sich bei Polyschichtenein Lastwechsel aus, da hierbei das System aus seiner yerschlelßschutzgerechten^;Lage herausgebracht werden kann. Zum anderen treten bei Beschichtungen , insbesondere in .Vorbundschichtsystemen, immer wieder Haftfestigkeitsprpbleme auf.

Als weiterer !fachteil sei der hohe technologische Herstellungsaüfwand genannt

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- 4 -

Ziel der" Erf ladung V

Ziel dar Erfindung ist es, die Seif Standfestigkeit bzw. VersohleiBfestigke.it von Werkstoffpaarungen wesentlich zu erhöhen sowie durch niedrigere !Reibungszahlen für die Relativbewegung der Werkstoffpaarung den diesbezüglichen energetischen Aufwand herabzusetzen. ' Neben den sum ¹Beil geringeren Werkstoff- und Herstellungskosten in der technologischen Fertigung gegenüber herkömmlichen hochlegierten-Werkstoffen sollen durch höhere Funktionstüchtigksit und Lebensdauer auch geringere Instandhaltungsaüfwendungen erreicht werden.

Darlegung, des. Wesens der Erfindung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Standzeit von verschieißbeanspruchten Werkstoffen durch Verringerung des

Spannungszustandes und Verbesserung der mechanischen Eigenschäften von Werkstoffen und Werkstoffpaarungen zu erhöhen, indem die mechanisch stabilen Werkstoffgefügen anhaftende Kurzzeitermüdung als Schädigungsmechanismus ausgeschaltet und ein Übergang auf eine Langzeitermüdung·vollzogen wird.

Erfindungsgemaß wird dies dadurch erreicht, indem das an sich bekannte Phänomen der' Eigenschaftsänderung metastabiler austenitischer Merkstoffe, Hervorgerufen durch Änderung von mindestens einer der thermodynamisehen Zustandsgrößen, wie Druck,und Temperatur, als angewandtes -Verfahren zur Verbesse-, rung der tribologischen Eigenschaften im Sinne von Ziel und Aufgabe der Erfindung ausgenutzt wird. ·....' Dies ist dann, der Fall, wenn aufgrund der chemischen Legierungszusammensetzung die kubisch-flächenzentrierte und/oder die hexagonale Phase gegenüber'mechanischer Belastung und/ oder Temperatur instabil ist und in eine stabilere. a( -Harte nsit struktur umwandelt. Zs sind in Abhängigkeit von der chemischen Zusammensetzung in metastabilen, austenitischen Stählen folgende- Umwandlungen möglich; ' " .

Der Beginn der¹'Umwandlung wird durch die für die- jeweilige Phase gegebene Martensitbildüngstemperatur M festgelegt und endet bei der !!»-Temperatur. -Bei Anwesenheit einer mechanischen Spannung verschiebt sich der Beginn der Martensitbildung zu höheren Temperaturen (M,). Dieser Effekt der. beanspruchungsabhängigeη, örtlich verschiedenen und mit zunehmendem Oberflächenabstand abnehmenden Martensitbildung zwischen M^ und LL,*metastabilen austenitischen legierungen kann durch den Triboprozeß induziert werden und führt zu folgenden Ergebnissen:

- /Pestigkeitssteigerung: '

Die durch die beansprüchungsabhängige Martensitbildung, hervorgerufene 'örtliche Verfestigung durch Ausscheiden einer zweiten Phase und die höhere Bruchfestigkeit des gebildeten Martensits, verschieben das Bruchenergieniveau U zu höheren Werten. Dazu kann man schreiben:

£z Martensit

^Uo ^{< U}o

°kfz. °l!artensit

Die bei der </ -Martensitbildung'entstehenden Druckeigenspannungen kompensieren mehr oder weniger die Reibzugspannungen und senken somit die Rißbildung und Rißausbreitung. . -¹

- Plastizitätszuwachs ί

Die durch die Martjensitbildung (Yerfestxgung der Hauptgleitsysteme) .blockierte Gleitung wird bei Ansteigen der, Beanspruchung durch. Gieitung in ungünstiger orientierten Systemen aufgenommen* so daß sich im Vergleich au stabilen Gefügea höhere Bruchdehnungen ergebenί

V Metastabil— ^;\^; '. ^Ästabil '. '.-. , . . 7 . .

piesö uiawandlungsinduzierte zusätzliche Plastizität ergibt für die beanspruchte Oberflächenzone eine Verformungsreserve und sichert im Hinblick auf die Verschleißproduktbildung eine größere Energieakkumulation·

~?errlügerung der Reibenergie: '

Die bei metastabilen Paarungen auftretenden niedrigen Reibungszahlen bewirken einen durch Reibung geringeren eingeleiteten Bnergiebe tr ag und führen somit zu einer geringeren WerkstQffbeanspruchung·

- Steigerung des Energie-Akkumulationsvermögenss _:

Der für die Phasenumwandlung, d.h. 'für die Form- und Volumenänderungen, bei der Hartensitbildung benötigte Energiebetrag wird der durch Reibung eingeleiteten Gesamtenergie entzogen. Diese zusätzliche ünargiediasipation infolge thermodynainischer Gefugeinstabilität verringert ^sowohl die thermische Belastung der Paarung als auch den zum Hiß führenden Energieterm« Der Verschleißwiderstand steigt also an bzw. der Verschleißabtrag wird geringer.

Die durch die Phasenumwandlung hervorgerufenen Sffekte bewirken im Vergleich zu herkömmlichen mechanisch stabilen V/erkstoffpaarungen wesentlich bessere tribologische Eigenschaften des U^vrib©systems, wies . · ". '" -^: .'.-'V ^:/-^^:v- :'.·' ' ' / : ..'. · . · - 7 ~

- geringere Reibungszahlen, , .".-. niedrigere Verschieißrateh, — "bessere Oberfläbhenqualität.

Besonders günstige tribologische Ergebnisse, insbesondere niedrige Reibung stabile α, -werden·'durch das Vorhandensein bzw., durch die reibinduzierte Bildung der heixagonalen € -Phase, die in Abhängigkeit von dor Belastung; in < -Mar tens it umwandeln kann, erreicht.

Die reibinduzierte Martensitbilduhg, verbunden mit den der Beanspruchung besser entsprechenden mechanischen Eigenschaften' des neuen Gefüges, sind als Ursache für das wesentlich vorbesserte tribologische Verhalten des iribosystems anzu-? sehen. "Voraussetzung für einen optimalen Triboprozeß ist, \. daß die beanspruchungsinduzierte liartensitbildung in meta-; stabilen austenitischenLegierungen in folgendem Temperaturbereich liegt: :; ' ;'.' ·:'· .--v'' ^; 'V..:/- ;. ; ' .· '·:. ' '; ' ' ·. .· - .·. .; . '

Bs wirdsomit gewährleistet, daß bei,Anstieg der Belastung weitere Umwandlungsmöglichkeiten (Reserven) vorhanden sind und daß ein Gradient bezüglich des Umwandlüngsanteiles in das Innere des Werkstoffes vorliegt. Die bei Festkörperreibung auftretende plastische Verformung (Verformungsgrad) der beanspruchten Oberfläche ist damit sehr gering und · nimmt ins 'Viertes toff innere schnell ab. Dadurch ist die akkumulierte .Energie niedrig, und es ergibt sich auch eine höhere ßeibkorrosionsbeständigkeit.

Somit erhält man in Abhängigkeit von der chemischen Zusammensetzung des metastabilen austenitischen Werkstoffes und der jeweils auftretenden Belastung einen verschleißschutzgerechten Werkstoffaufbau (Defektstruktur) mit dynamischem Charakter, der hauptsächlich durch die verformüngsinduzierte iviartensitbildung, aber auch durch eine reversible spannuagsinduziorte Martensitbildung, d.h. der Martensit kann

- '.ν: " . ,·' ~ ⁸. - . · '^; · '.·. ' ^; ' . '

sich zurückbilden, gekennzeichnet ist. Der Werkstoff paßt sich.gegenüber- .. herkömmlichen...' Werkstoff en besser dem existierenden Belastungsregime (stationär wie instationär) durch die ontsprechende Martensitbildung an, so daß eine beanspruchungsmindernde Seibatoptimierung'des Tribosystems auftritt, Biese selbständige; Optimierung metastabiler Werkstoffe gegenüber Reibbeanspructiung beruht auf der Instabilitat des austenitischen/bzw. austenitisch-hexagonalen Gefüges und benötigt daher keine vorherigen.technologischen Ver-Schleißschutzmaßnahmen. Die reibungs- und verschleißmindernden Effekte entstehen also während der mechanischen Belastung (Reibprozeß) durch die Raibbeanspruchung des Werkstoffes und dabei nur an den Stellen, wo ein höherer Verschleißwiderstand des beanspruchten Gafüges benötigt wird. Damit ergeben sich bei: Einsatz metastabiler austenitischer Werkatoffe im Vergleich zu herkömmlichen mechanisch stabilen Werkstoffen höhere Standzeiten, niedrigere energetische und technologische Aufwendungen bei der Herstellung undgerin™ gere Instandhaltungskosteh.

Fur den Einsatz metastabiler austenitiöcher Legierungen für tribologische Einsatzfälle eignen sich besonders metastabile austenitische Stähle folgender Legiöru'ngssysteme;

Legierungsgruppe/, 1. . . ^:

Je-I¹Sm / 0,05 = 0 < 0,1 % (Gewichtsprozent)

23 % .. .. .·

Fe-Mn-Gr>' . ':_:'0-ίΌ5^ ;M';~Gy< ;®,A:%' - "; , .- ..; ^:: ^: ' '.^: ;>:;-'-Mn---' =^: _:;i0;bis_; 28 ^: '.; , .''- . ' ; ·^:.;..-,.'; ': Or /£ A3 % ' ' .'.'. ,.. . ;··.;. ' ^; ' . . .Host Iq '

-9-

Legierungsgruppe 3 : .'. 'V ' ' . ' ' ."

V 0,05 = G < 0,1 % " ' . VV _: Mn s= * 10 ,bis 28 %

Heat Fe

Legieruagsgruppe 4

Fe-Mn-(Gr +Ki)ί (OriNi)-Gehalt = 1,6 bis 2

_; In Abhängigkeit vom (Cr+Ni)-Gehalt ".;.- schwankt dei? Mn'-Gehalt s

_r..s 28\- 0,8 {% Gr + % Ni) für Gr/Ni i 1,66

Legierungsgruppe ^ ^;:; -V.-. ·' ' ^: ' '; : . '.'-.

Fe-Mn-Goi · 0,05 ί Ö ^ 0,1 %

; ; ;; ·'.;;· "' > ,Λ· Mn;V /= ^V18 bia,28 % _: ^: . · ,:' ; .;

,; . ;.' . · · :. :; · ; .. ;. ' go i 70 % · ^;'^:: _:. / . .,· ' _ί . '. ' ; \ . . '· .;· '-./ .; ;.' .' ·' Resb'.Pe '.' . . .... ' \ ,. . . . . ·.

Le ffieruugs gruppe '& '; . , ·. :.;

Fe-Gr-ITi: vorzugsweise (Gr:Ni)-Gehalt. = 1,6 bis 2

^; ' ;: ,. ·.' Γ 0,05 ^ 0 -< o,i % : ; ..;..^:·. : · . --.'.".r.-

·.' :· · ; ·'. ; '· ;.// . -: ;Ui-V- 5 bis 15 % ..:.' - -: . ': ... ' · /' ; , './ ,:,:'. .' ;.:^:Gr.'; =v1O-bis 23 % ' _ :.'.. ... ' ' ;''.^:.'. . .- ' .·" ";. . ' -..' ''.' Rest Pe ' " . "^;;; .'. ' , , ^: " · . '':\

Bei entsprechendem Gr-Geüaifc sind diese metastabilen Legierungen auch für aggressive Betriebsmedien (Umgebungsmedien) ,einsetzbar. . . './. · . ; " : ,·. , ^: ;'' ;^;-.^:·.-^: .· .-.' ;... /.; · ·.· :

Die genannten -.metastabilen austenitischen Legierungen eignen sich vorteilhaft für den Einsatz bei Festkörperreibung und Mischreibung, Erosion und··-Kavitation.- Bei der Anwendung die-' ser'legierungen für Gleitpaarungen können beide Werkstoffpartner metastabil sein« Eine Verbesserung der tribologischen Eigenschaften der G-Ieitpaarung erhält man, wenn ein Paarungspartner ein mechanisch und thermisch stabiles, hartes

..' .- ρ - -. ·- '- .

Gefüge (iffi χ. 5QQO N/mm ) besitzt und der Gegenpartner ein metastabiler Werkstoff ist. Als harter Ausgangspartner eignen sich mar te ns it is ehe Stähle-, bzw· Stähle mit martensitischer Oberfläohe, Vergütungsstähle j:thermomechanischVhergestellte Stähle, thermo-chemisch behandelte Werkstoffoberflachen, Werkstoffe mit elektrochemisch abgeschiedenen Oberflächenschichten und Oberflächenschichten, die durch Strahlen·mit hoher Snergiekonzentration verfestigt wurden» Der metastabile Werkstoff kann durch Inderung seiner Gefügeinstabilität an das jeweilige Anwendungsgebiet in einem großen Bereich angepaßt werden. Bei steigender mechanischer;Belastung ist auf den linsatz eines austenit-stabileren Werkstoffs zu orientieren, da eine voilständige umwandlung des Werkstoffs sich negativ auswirkt;» Der metastabile Werkstoff kann problemlos als kompaktes Bauteil oder auch als Auftragung auf einen Grundkörper, wobei z.B. beim Auftragsschweißen die Aufmischung zu beachten ist, eingesetzt.-werden;- Desweiteren eignen sich metastabile Werkstoffe als Zwischenschichten von Verbundschichtsystemen. Dies steht im Zusammenhang damit, daß bei hohen Betriebs -temper.at-uren (werkst off abhängig), die den Ma-Punkt nahezu erreichen, die Werkstoffoberflache durch eine antiadhäsive Schutzschicht (z.B. Borierung) geschützt werdenmuß, besOnders dann, wenn bei geringer Reibung (Reibungszahl) das zur Induzierung von Phasenumwandlungen erforderliche Reib-Schubspannungs-Maximum im Wer'kstoffinnern liegt· . V ' .' ' '': /:.'....' '' ' . '--.- ' ' .

Aus diesen beschriebenen Gründen besitzen die metastabilen austenitischen Legierungen beim Triboprozeß wesentliche

Vorteile gegenüber Werkstoffen bzw.' Verbundschicht sys temp n mit stabilen GefügQstrukturea. .

Voraussetzung für eine reibinduziQrte Martensitbildung sind eine angepaßte Legie rungs zusaimnens et sung in Abhängigkeit von Temperatur und Lastspannungsfeld,.

Ausführungsbeispiel - \

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen, und Diagramme zeigent , ] .: [ ...

Fig. Ί: Gegenüberstellung des Werkatoffaufbaues eines Verbundschichtsystems,eines metastabilen / austenitischen Stahls und eines geschädigten stabilen äustenitischen Stahls;

Fig. 2'i parstellüns. von Versuchaergebnissen (Reibungs-' zahl ju _>: Massenabtrag -^m) : .

In Fig. i sind der st_arre verschleißschutzigerechte (dimensionierte) Aufbau eines Verbundschicht systems 1a., der reibinduzierte Werkstoff auf bau eines metastabilen austenitischen Stahls 1b und ein geschädigter stabiler austenitischer. ' Stahl Ic gegenübergestellt.: Die Martensitbildung (1b, schwarz) in stark beanspruchten Zonen und der sich herausbildende antiadhesive Oxidfilm der Oberfläche verhindern eine Schädigung des Werkstoffs durch Reibung mit Pestkörperkontakt· Der dimensionierte Verbundschichfcaufbau 1ä und der reibinduzierte Werkstoff auf bau Ib sind in ihrem Schichtaufbau formal ähnlich, dabei bedeuten:

1 - geringe Adhäsionsneigung (z.B. Boride, Hitride, Oxide), bei. 1b Oxidfilm , . _{: :} ;

2. - große 'Härte (reibinduzierte Martensit bei 1b) 3 - hohe Zöitfestigkeit (reibinduzierter Martensit und

metastabiler Austenit) ·.

' -.: ^: . ' ' ':' '.. : -V :-. -. .· ; , . .-. --12 *y .'>

' ' · -'.u.' ^:;;;:: .,' :'".. ' - 12 - . ' .,. ·..·

4 - sukzessiver Übergang aur.geringeren Härte des Grund-* '. werkstoffs (Abaahme'des reibinduziertan Martenaitanueils pis hin zum metastabilen Ausgangszustandes des Werkstoffs bei

5 - Grundkörper

Iß Eg. 2 sind einige Versuchsergebnisse (Reibungszahl/λ und Massenabtrag 4m) beispielhaft angegeben. Die untersuchten VarsuGhspaarungen wurden auf der Basis eines hochlegierten martensitischen Chromstahls .-zusammengestellt ι

a) Gr 16 (gleiche Paarungspartuer)

b) st 38 ;.-.· ; ;.; / ..' ' . ' ; · ' . ..." . ; ." '. ^:; ^: ,

c) X 8 Gr Ni Mo Ti /18*11 (ßtabiler Austenit)

d) X 5 Mn Mi.20,2 (metastabiler Austenit) ^;

e) 32 Gr Al Mo 4 (hiteriertj; . .-. '

Dia Gleitröibversuohe (hohe Flächenpressung, niedrige Gleitgeschwlndiglteit) wurden nach dem Siebel-Kehl-Prinaip (oszillierende Bewegung) bei Raumtemperatur durchgeführt·

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, besitzt der metastabile austettitisehe Stahl (d) im Vergleich au den übrigen Paarungen mit mechanisch stabilen G-efügen eindeutig geringere Heibungs- und Verschleißwerte.

ähnlich verhält sich auch die Öberflächenqualität geriebener Gleitflächen. Auf ihre Darstellung im Diagramm wurde verzichtet». . " ' : .' ..- :'".:-. . ' ·' . ' - '

-13 -

Claims (2)

1. _r ^; jS;ef indiingsaüspruch

   1« Verfaiireji zur Belaaadlung und verfahrensgemäßen Anwen-

   dung VerschleiBschutisgerecafcer Werkstof ίβ_;, gekennaeich-' net durch die Ausnutzung des an sich bekannten Phänomens der Bigenschaftsänderung metastabiler austenitischei? Werks toffe infolge martensitischer Phasenumwandlungeη in der, Waise, daß die Hartensitbildung sum yerschleißschutagerechten Aufbau der 0berflächen2;one des stationär bzw» ^ instationär beanspruchten Werkstoffs in Abhängigkeit von der Belastungshöhe selbsttätig und optimal während der Versohleißbeanspruchung im Betriebszustand des Merkstoffes bzw. der Werkstoffpaarung herbeigeführt wird» :

   2· Verfahren nach Punkt i, gekennzeichnet dadurch,:daß der ; metastabile Stahl vov^ dem Sinaatz auch ein instabiles Mehrphasengefüge, v?ie z»B. / — Aiistenit, 6 -!'.'IarteDsit-,

   </ -Martansit und; 6 -ferrit, aufweisen kann, der kubisbh-raumsent^ert'^-;:'-·;^''-'¹.--·; und besonders <5"~Anteil jedoch gering sein sollte. ^;

   3» Ve'rf.ahreti nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß vor ^ der Beanspruchung neben dem metastabilen J* -Austenit ein hoher hexagonaler 6 -Martensitanteil vorliegen kann und zur Erzielung guter tribologischer Eigenschaften neben den Umwandlungstypen >-»/ und /-—£ besonders ein yjSjoC -Umwandlungstyp anzustreben ist.

   4» Verfahren nach Punkt 1 bis 3ι gekennzeichnet dadurch, daß das aus Druck und Temperatur bestehende Betriebs-. regime im Bereich zwischen M^ und M^ des beanspruchten metastabilen V/erkstoffs liegt bzw. durch die Variation der chemischen Zusamsiensetzung des beanspruchten metastabilen V/erkstof fs seine .M^- und liU-Üemperatur so beeinflußt wird, daß eine beahspruchungsmindernde

   martönsitische Phasenumwandlung· INi dem jeweiligen Batriebsresime auftreten kann.

   3·..Verfahren nach Punkt 1 bis 3» .gekennzeichnet dadurch, daß in Richtung der Steigerung der mechanischen Belastung die Metästahilitat des einzusetzenden Werkstoffs verringert wird, d.h., die Betriebstemperatur muß oberhalb M_ . ' . ... . . ' ' >. - s und unterhalb von M-, liegen«

   6» Verfahren nach Punkt 1 bis .3» gekennzeichnet dadurch, daß in Sichtung der Erniedrigung der mechanischen Belastung die Metastabilität des einzusetzenden'Werkstoffs erhöht wird, d.h., die Betriebstemperatur muß in Sichtung M-SL,, aber oberhalbSL» liegen .

   7· Verschleißachützgerechte Legierung auf der Basis meta-' stabiler austenitischer Stähle nach Punkt 1 bis 6, gekennzeichnet durch folgende... Zusammensetzung in Gewichts-. 'prozenten: ' '.. ' . ' ; . . . ·, .

   · '.'-; ;, .Kohlenstoff Gi ; 0,05 .i G < 0,1 ,.Mangan- Mn*. 10 έ Mh έ 28 . .. lisen _: Pes. Rest 1& "

   8, Versphleißschutzgerechte Legierung nach Punkt 1 bis 6, gekenn^eichnet,durch folgende Zusammensetzung %

   Lesierungsgruppe Pe-Mn-Ör: .-''. '- .

   Kohlenstoff Gs 0,05

   Mangan Mns: 10 . Ghrom .. Or ϊ 0

   Biseh . Pes Rest

   9* YerschleißschUtzigereclite Legierung nach Punkt 1 bis 6, gekennzeichnet durch folgende 'Zusammensetzung:

   XegiGrungsgruppe Fe-Ma-M. 5

   10· VerschleiBschutzgerechte Legierung nach Punkt 1 bis 6,· · gekennzeichnet¹ durch .folgende Zusammensetzung:

   Legierungsgruppe Fe-IvIn-(Or+Ni):

   ^;(Or:Ni)~Gehal;t -1,6 bis 2
   ' ' . Kohlenstoff G: 0,05 έ. θ" < 0,1

   Für Gr/Ni = 1,66 schwankt der Mü-Gehalfc. in • Abhängigkeit vom (Gr+Ni)-Gehalt:

   '' % Mr^_1n = 10> 0,4 (% Gr:+ % Ni) % Mn_ma± =; 28 - 0,8 (% Gr +>;Ni) Siseh . . Fe: ' Hest Fe

   11· VarschleiBschutzgerechte Legierung nach Punkt 1 bis 6, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:

   Legierungsgruppe Fe-Ivün-Go:

   Kohlenstoff G: 0,05 = 0 Z 0,1

   Mangan /_: Mh: 18 έ Mn = 28 / ..-,

   Kobalt Co: 0 =0o έ 70

   ,Eisen. Fe: . /Rest Fe . . . " · .

   12· Verschleißschutzgerechte Legierung nach Punkt 1 bis 6, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:

   . Legi-arunssgruppe.,Fe-Gr-Ni; ^: .^: . . ,

   ' ' ' - .' . .' ' ' -" '.' , ' " ' -Ί6.-· .-.· .

   .13·; Anwendung verschleißschutsgerechter Legierungen, nach· Punkt .7'bis 12, gekennzeichnet dadurch, daß beide Werkstoff- , partner iiiistasfcabil sind. . ^{: :} ; :'

   14. Anwendung versclileißacliutzgai'echter: Legierungen, nach Punkt 7 bis 12, gekennzeichnet dadurch, daß ein Paarungspartner oin mechanisch und thermisch stabiles, hartes Gefiige (,IW = 500) hesitzt und der Gragenpartner ein metastabiler

   Werkstoff ist. . ... . , .

   15· Anwendung verschleißschutzgerechter Legierungen nach Punkt 7 bis 12, gekennzeichnet dadurch, daß der metastabile Werkstoff als kompaktes Bauteil einsetzbar ist.

   16· Anwendung verschleißachutzgerechter Legierungen nach Punkt 7 bis 12, gekennaeichnet dadurch, daß der metastabile Werkstoff als Auftragung (Beschichtung) anwendbar ist,
2. 17. Anwendung verschleißschutzgerechter Legierungen nach Punkt 7 bis 12, gekennzeichnet dadurch, daß der metastabile Werkstoff als Zwischenschicht eines Verbundschichtsysteins verwendbar ist» insbesondere dann, wenn bei geringer . Reibung das aur Indu&ier'ung von Phasenumwandlungen erforderliche Spannungsmaxiiaum weiter im Werkst of finnern liegt«,