Einfluss des Lösungszustandes und der Mikrostruktur auf die thermische und elektrische Leitfähigkeit von Werkzeugstahl
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen dieses DFG-Projektes wurden Einflüsse auf die Wärmeleitfähigkeit verschiedener Werkzeugstähle und eines kupferinfiltrierten Werkzeugstahls untersucht. Im Zuge dessen konnten die Auswirkungen von Legierung, Herstellungsroute, und Wärmebehandlung auf die Wärmeleitfähigkeit isoliert und quantifiziert werden. Es zeigte sich ein starker Einfluss der Mikrostruktur sowie der chemischen Zusammensetzung der beteiligten Phasen auf die Wärmeleitfähigkeit. Beides ist bei Werkzeugstählen durch die Wärmebehandlung einer volatilen Wechselwirkung ausgesetzt, wodurch sich zwar alle Einflussgrößen gegenseitig beeinflussen, jedoch auch ein gewisser Spielraum entsteht, in dem mechanische und physikalische Eigenschaften eines Werkzeugstahls gezielt eingestellt werden können. Dies ermöglichte die Entwicklung neuer Werkzeugstähle mit angepasster Wärmeleitfähigkeit sowie die Optimierung der Wärmebehandlung bestehender Stähle. Im Falle des mit Kupfer infiltrierten Werkzeugstahls konnten darüber hinaus Erkenntnisse zum Einfluss der inneren Geometrie auf die Wärmeleitfähigkeit von derartigen Verbundwerkstoffen erzielt werden. Außerdem wurde mit der Simulation der Wärmeleitung eines mittels Röntgentomographie erstellten 3D-Modells ein Weg gefunden, die Wärmeleitfähigkeit eines Verbundwerkstoffs weitergehend zu analysieren. Dies könnte in Zukunft eine Möglichkeit aufweisen, durch Beeinflussung der inneren Struktur von Durchdringungskörpern deren thermische Eigenschaften gezielt zu bestimmen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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On the relationship of heat treatment, microstructure, mechanical properties, and thermal conductivity of tool steels. The Austrian Society for Metallurgy and Materials (Hrsg.): 9th International Tooling Conference – Tool 2012, Proceedings, S. 143-152
J. Wilzer, S. Weber, W. Theisen, Ch. Escher
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The influence of heat treatment and resulting microstructures on the thermophysical properties of martensitic steels. Journal of Materials Science, 48 (24), 8483-8492 (2013)
J. Wilzer, F. Lüdtke, S. Weber, W. Theisen
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Thermal conductivity of advanced TiC reinforced metal matrix composites for polymer processing applications. Journal of Composite Materials (2013)
J. Wilzer, M. Windmann, S. Weber, W. Theisen
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Carbide precipitation of martensitic tool steels during tempering, European Conference on Heat Treatment and 21st IFHTSE Congress (2014), Tagungsband, S. 383–390
M. Walter, J. Wilzer, L. Mujica Roncery, S. Weber, W. Theisen
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Temperature dependent thermal conductivities of non-alloyed and high-alloyed heat treatable steels in the temperature range between 20°C and 500°C. Journal of Materials Science (2014)
J. Wilzer, J. Küpferle, S. Weber, W. Theisen
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Wärmeleitfähigkeit martensitisch härtbarer Stähle: physikalische Zusammenhänge, Einflussfaktoren und technischer Nutzen. Bochum, Ruhr-Universität, 2014
J. Wilzer
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Effect of heat treatment on phase structure and thermal conductivity of a copper-infiltrated steel. Journal of Materials Science (2015)
S. Klein, S. Weber, W. Theisen
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Thermo-physical properties of heat-treatable steels in the temperature range relevant for hot-stamping applications. Journal of Materials Science (2015)
J. Küpferle, J. Wilzer, S. Weber, W. Theisen
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Diffusion processes during cementite precipitation and their impact on electrical and thermal conductivity of a heat-treatable steel. Journal of Materials Science (2016)
S. Klein, L. Mujica Roncery, M. Walter, S. Weber, W. Theisen
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The Influence of Heat Treatment on the Thermal Conductivity of Copper Infiltrated Steel, European Conference on Heat Treatment 2016 and 3rd International Conference on Heat Treatment and Surface Engineering in Automotive Applications (2016)
S. Klein, S. Weber, W. Theisen
