Thermisch gespritzte titankarbidverstärkte Eisenbasisschichten als Alternative zu konventionellen karbidischen Werkstoffen

Abstract

Hochgeschwindigkeitsflammgespritzte karbidbasierte Schichten haben sich in der Industrie als gängiger Korrosions-und Verschleiß-schutz etabliert. Aufgrund der typischen hohen Karbidanteile von über 75 Gewichtsprozenten zeichnen sie sich durch eine sehr hohe Härte und eine exzellente Verschleißbeständigkeit aus. Jedoch erfordern diese Eigenschaften gleichzeitig auch einen erhöhten Aufwand bei der mechanischen Nachbearbeitung der Schichten. Ein kostengünstiger Nachbearbeitungsprozess mit geometrisch definierter Schneide wie etwa Drehen oder Fräsen ist in der Regel nicht anwendbar, so dass jedes gespritzte Aufmaß mittels Schleifens abgetragen werden muss. Um diesem Problem entgegenzutreten, bietet ein neues karbidbasiertes Werkstoffkonzept viel versprechende Ansätze. Titankarbide mit einem reduzierten Anteil von 33 Gewichtsprozenten eingebettet in eine Eisenmatrix ermöglichen ein deutlich verbessertes Verhalten hinsichtlich der Bearbeitbarkeit.Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Prozessroute zur Herstellung optimierter Pulver entwickelt. Mit entsprechenden Ausgangswerkstoffen sind Spritzversuche durchgeführt worden, um eine Verarbeitbarkeit der titankarbidverstärkten Eisenpulver mittels eines gasbetriebenen und eines flüssigbrennstoffbetriebenen Hochgeschwindigkeitsflammspritz-Systems (HVOF-Systems) zu untersuchen. Optimierte Parameter wurden dabei unter Zuhilfenahme der statistischen Versuchsplanung ermittelt. Die Schichten sind im Hinblick auf ihre Mikrostruktur, Härte sowie Phasenzusammensetzung analysiert und mit gesinterten Referenzbauteilen verglichen worden. Des Weiteren wurden die thermisch gespritzten Eisenbasisschichten mit Titankarbidverstärkung wärmebehandelt, um die Resthärtbarkeit der Eisenbasismatrix nach dem thermischen Spritzprozess zu untersuchen.Schlüsselworte: Eisenbasiswerkstoffe, Titankarbidverstärkung, Verschleißschutzschichten, Korrosionsschutzschichten, Thermisches Spritzen.High velocity oxygen fuel (HVOF) sprayed carbide based materials are industrially well established as wear and corrosion protection coatings. Because of the high carbide content of typically 75 weight percent and more they are providing a very high hardness and excellent wear resistance. However, at the same time this characteristic is resulting in major difficulties during post-processing steps. Cost-effective machining processes such as turning and milling are usually not applicable and any sprayed oversize has to be reduced by grinding. To overcome these drawbacks a novel carbide-based material concept, which is already in use for sintering processes, is offering promising properties. Titanium carbides at a reduced content of 33 weight percent embedded in a ferrous matrix can provide distinctly improved characteristics for optimal machinability. Depending on the carbon content the iron-base material can additionally offer a temperable matrix for enhanced wear behaviour. Within this study spray trials have been carried out to investigate the sprayability of titanium carbide strengthened iron powders with a gaseous and a ...

High Velocity Oxy Fuel Spraying of Cold Work Tool Steels‐ A Novel Approach to Thick Coatings for Wear Protection Applications

“…Increasing prices of these wear and corrosion resistant materials lead to a diminishing of competitiveness compared to other coating materials as well as coating technologies. [4] Fe-based materials represent an alternative as they possess martensitic hardenability offering possibilities to generate high wear resistance properties. [5,6] In addition, corrosion resistance can be obtained in steel matrices by a solute chromium content of 12 wt%.…”