Einfluss unterschiedlicher Oberflächenzustände vor dem Plasmanitrieren auf Eigenschaften und Zerspanungsverhalten des Schnellarbeitsstahls S 6‐5‐2

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss unterschiedlicher Oberflächenvorbehandlungen auf die nach dem Plasmanitrieren von Schnellarbeitsstahl S 6‐5‐2 vorliegenden Randschichtzustände untersucht. Das Plasmanitrieren von geschliffenen und sandgestrahlten Proben und Zentrierbohrern wurde bei Temperaturen von 400°C und 500°C mit den beiden Gaszusammensetzungen 5 Vol.% N2 und 76 Vol.% N2 in Wasserstoff durchgeführt. Die Randschichten vor und nach dem Plasmanitrieren wurden durch die Mikrostruktur, die Oberflächentopographie, die chemische Zusammensetzung, die Phasenzusammensetzung und die Eigenspannungen charakterisiert. Die Zentrierbohrer wurden Zerspanungsversuchen unterzogen, bei denen die Vorschubkräfte und Drehmomente aufgezeichnet wurden. Aus den Untersuchungen ergab sich ein deutlicher Einfluss der Oberflächenzustandes vor dem Plasmanitrieren auf die Eigenspannungen und die Werkstoffzustände der Nitrierschicht. Dünnere Diffusionsschichtdicken bei geschliffenen und gestrahlten Zuständen werden auf die hohen Druckeigenspannungen des Ausgangszustands und eine eigenspannungsbedingte Behinderung der Diffusion des Stickstoffs bzw. Kohlenstoffs zurückgeführt. In den Zerspanungsversuchen zeigten sandgestrahlte und plasmanitrierte Werkzeuge das beste Verschleißverhalten. Die kleineren Stickstoffgehalte in der Plasmanitrieratmosphäre und die damit nicht vorhandene Verbindungsschicht resultierten in den geringsten Verschleißbeträgen der Zentrierbohrer während die hohen Stickstoffgehalte eine Verminderung der benötigten Drehmomente und Vorschubkräfte ergaben.