Herstellung pulvermetallurgischer B-legierter Werkzeugstähle im industriellen Maßstab

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Arne Röttger; Professor Dr.-Ing. Sebastian Weber
• Fachliche Zuordnung: Materialien und Werkstoffe der Sinterprozesse und der generativen Fertigungsverfahren ; Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen ; Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 520280463

Grundlage des Transferprojektes bildet das Forschungsvorhaben „B-legierte Werkzeugstähle“ (Projektnummer 232707733). In diesem Vorhaben konnte ein umfassendes Verständnis der Wirkung und der Wechselwirkungen des Elements Bor in Werkzeugstählen in Hinblick auf die Gefügebildungsprozesse während der Erstarrung und im festen Zustand, sowie auf die Mikroeigenschaften der auftretenden Boride und Karboboride erarbeitet werden. Mit der Kenntnis der Wirkung von LE im System Fe-C-B wurden Laborlegierungen abgeleitet, deren tribologischen und mechanischen Eigenschaften die derzeit bekannter, konventioneller Kaltarbeitsstähle bei gleichzeitig geringeren Legierungskosten übertreffen. Durch Vorstellen dieser Erkenntnisse im Rahmen der Veranstaltung „Tooling 2019“ wurde die Deutsche Edelstahlwerke GmbH auf diese Entwicklung aufmerksam und hat ein großes Interesse zur industriellen Herstellung B-legierter PM-Werkzeugstähle signalisiert. Nachdem ein grundlegendes Verständnis zu den Gefügebildungsprozessen von B-legierten KAS im Labormaßstab erarbeitet wurde, müssen mit Blick auf die Frage der industriellen Herstellung mehrere neue wissenschaftlichtechnologische Fragestellungen hinsichtlich der Pulververdüsung, der Pulververdichtung und den damit verbundenen Eigenschaften im Rahmen dieses Forschungsvorhabens mit Transfercharakter beantwortet werden. Aufbauend auf dem Wissensstand des vorherigen Forschungsvorhabens „B-legierte Stähle“ ist es das Ziel des hier beantragten Transferprojektes B-legierte Werkzeugstahlgüten zu entwickeln, die durch Gasverdüsen hergestellt und mit den Technologien Powder-Bed-Fusion Laser-Beam/Metal (PBF-LB/M) und Heiß-isostatisches Pressen (HIP) verarbeitet werden können. Dazu sollen zwei prinzipielle Legierungen entwickelt werden, die es beispielhaft erlauben, das Potential dieser neuen B-legierten Werkzeugstahlkasse abzuleiten und dabei dem vorwirtschaftlichen Erkenntnisgewinn dienen. Es werden die zwei folgenden Entwicklungsschwerpunkte verfolgt: 1. Entwicklung eines B-legierten Werkzeugstahls, der mittels PBF-LB/M ohne zusätzliche Maßnahmen wie eine Vorwärmung der Bauplattform zu verarbeiten ist. 2. Entwicklung eines sekundärhärtenden B-legierten PM-Werkzeugstahls als HIP-Halbzeug.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen (Transferprojekt)
• Anwendungspartner: Deutsche Edelstahlwerke Specialty Steel GmbH & Co. KG