ERGEBNISSE: Masseverlustversuche: (750°C, 140kg) Schichtdickenversuche – Entwicklung der intermetallischen Schicht: (750°C, 140kg) Montanuniversität Leoben Lehrstuhl für Gießereikunde Univ. Prof. Dr.-Ing. Peter Schumacher Franz-Josef-Strasse 18, 8700 Leoben Diplomarbeit: Chemische Beständigkeit unterschiedlicher Warm- arbeitsstähle in Aluminiumschmelzen Betreuer: Univ. Prof. Dr.-Ing. Peter Schumacher Firmenbetreuer: Dipl. Ing. Dr. Ingo Siller Böhler Edelstahl GmbH & Co KG Diplomand: Christoph Rechberger AUFGABENSTELLUNG: Als Werkstoffe für Druckgussformen und Gießkammern werden Warmarbeits- stähle eingesetzt, welche die durch den Druckgussprozess nötigen Anforderungen gut erfüllen. Die zur Verfügung gestellten, als Formenwerkstoffe und Gießkammerwerkstoffe verwendeten Warmarbeitsstähle, werden hinsichtlich des chemischen Angriffes infolge von flüssigen Aluminiumlegierungen untersucht. THEORETISCHE GRUNDLAGEN: Unter dem Angriff von Aluminiumschmelzen versteht man einen Überbegriff für folgende drei Angriffsmechanismen: Korrosions- (Auflösungs-) verhalten, Klebeerscheinungen, Erosionsangriff. Unter Kleben (Soldering) versteht man ein regelrechtes Verlöten des Druckgusswerkstoffes mit der Aluminiumlegierung infolge der hohen Reaktivität von Aluminiumatomen mit Eisenatomen. Wird die Gießkammer mit flüssiger Aluminiumschmelze gefüllt, so kommt es zur sofortigen Ausbildung von spröden, intermetallischen Phasen im Grenzflächen- bereich Werkzeugstahl – Aluminiumschmelze. Bei dem darauf folgenden Einstoßvorgang der Aluminiumschmelze (durch das Vorrücken des Gießkolbens) in die Druckgussform können diese intermetallischen Phasen herausgerissen werden, wodurch eine starke Schädigung der Gießkammeroberfläche hervor- gerufen wird. Dieselbe Schädigung kann bei Ausstoßvorgängen des fertig erstarrten Aluminiumdruckgussteiles aus der Druckgussform auftreten. DURCHFÜHRUNG: Mit Hilfe eines Rührwerkes wurden die bereitgestellten Warmarbeitsstahlproben zur Untersuchung des Auflösungsverhalten (Korrosion) und des Klebeverhalten (Soldering, Ausbildung intermetallischer Phasen) in jeweils 140kg flüssige Aluminiumschmelze bei einer konstanten Temperatur von 750°C getaucht. Es wurden Masseverlustversuche (zur Untersuchung des Auflösungsverhaltens) sowie Schichtdickenversuche (zur Untersuchung des Klebeverhaltens) durchgeführt. ZUSAMMENFASSUNG: Logo Firma Auflösungs- und Klebeverhalten zeigen einen inversen Zusammenhang. Nitrieren verzögert die Auflösungs- und Klebeneigung. Tendenziell zeigen 5%-ige Chromstähle ein sehr ähnliches Klebeverhalten (Soldering). Aluminiumlegierung 226Aluminiumlegierung Magsimal-59 Aluminiumlegierung 226 Durch das Aufbringen von Nitrierschichten wird der Auflösungsbeginn hinausgezögert. Sobald die Nitrierschicht aber aufgelöst ist, zeigt sich dasselbe Auflösungsverhalten (Auflösungskinetik) wie bei nichtnitrierten Proben (siehe Diagramm links). Am Beispiel der Aluminiumlegierung Magsimal-59: 5%-ige Chromstähle zeigen ein sehr ähnliches Klebeverhalten (Soldering). Nitrierschichten verringern die Klebeneigung extrem. In den ersten 60 Sekunden bleibt überhaupt keine Aluminiumlegierung an den Werkstoffen haften (im Gegensatz zu den nichtnitrierten Werk- stoffen, siehe Diagramm oben) und keine Ausbildung von intermetallischen Phasen kann beobachtet werden. Darstellung einer Versuchsmethode zur Untersuchung des Klebe- und Auflösungsverhaltens. Grenzflächenbereich: t = 3000 sec