Werkstoff- und fertigungstechnische Ansätze zur effektiven Zerspanung von hochfesten austenitischen CrMn-Stählen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Dirk Biermann; Professor Dr.-Ing. Sebastian Weber
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 534062323

Austenitische Chrom-Mangan-Stähle mit vergleichsweise hohem Gehalt an interstitiell gebundenem Kohlenstoff und Stickstoff, auch High-Interstitial-Steels (kurz HIS) genannt, zeichnen sich durch vielseitige Eigenschaften als Hochleistungswerkstoffe aus: Zum einen verfügen sie über eine hohe Festigkeit im lösungsgeglühten Zustand, wodurch sie als verschleißbeständige Konstruktionswerkstoffe für mechanisch belastete Komponenten eingesetzt werden können. Aus HIS gefertigte Bauteile sind dabei aufgrund des gesteigerten Chromgehalts, der die hohe Beständigkeit gegen verschiedene Korrosionsarten bedingt, effektiv in säurehaltigen Umgebungen einsetzbar. Zum anderen verfügen sie im lösungsgeglühten Zustand über paramagnetische Eigenschaften, die aufgrund der Permeabilität für elektromagnetische Strahlung z. B. für Gehäuse in der Messtechnik gefordert wird. Gegenüber in der Anwendung verbreiteten austenitischen Werkstoffen bleiben die betrachteten CrMn-Stähle auch bei großen plastischen Verformungen paramagnetisch. Ohne den Legierungszusatz von beispielsweise hochpreisigem und global beschränkt zugänglichem Nickel wird eine sehr hohe Austenitstabilität erreicht. Dies trägt dagegen bei der mechanischen Bearbeitung von HIS zu fertigungstechnischen unzureichend bewältigbaren Herausforderungen bei. Im anwendungsgerechten lösungsgeglühten Zustand sind aufgrund des außerordentlichen Verfestigungsvermögens nur vergleichsweise geringe Vorschubgeschwindigkeiten umsetzbar, die gleichzeitig zu intensiven Verschleißerscheinungen führen. Im Zusammenhang der erläuterten Ausgangslage stellt dieses Forschungsvorhaben Ansätze vor, die plausibel zu einer signifikanten Verbesserung der Zerspanbarkeit von HIS führen. Sowohl werkstofftechnische Ansätze zu einer angepassten Wärmebehandlungsstrategie als auch die fertigungstechnische Betrachtung der dadurch grundlegend veränderten Zerspanbarkeit werden im Rahmen des Forschungsvorhabens erläutert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen