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Stahlguss Neuer Gusswerkstoff für den Tieftemperatureinsatz Stähle, die im Tieftemperaturbereich zum Einsatz kommen, müssen Temperaturen von bis zu –196 °C standhalten. Der neue Gusswerkstoff DUX CRYO leistet dies.

| Redakteur: Dorothee Quitter

Stähle, die im Tieftemperaturbereich zum Einsatz kommen, müssen Temperaturen von bis zu –196 °C standhalten. Der neue Guss-Werkstoff DUX CRYO leistet dies.

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Der neue Werkstoff DUX CRYO ist für alle Bereiche geeignet, in denen mit Temperaturen zwischen -100 °C und -196 °C gearbeitet wird.
Der neue Werkstoff DUX CRYO ist für alle Bereiche geeignet, in denen mit Temperaturen zwischen -100 °C und -196 °C gearbeitet wird.
(Bild: panthermedia/vkovalcik)

Bisher wird für Aufgaben im Tieftemperaturbereich auf austenitische Stähle zurückgegriffen. Diese sind aufgrund ihrer niedrigen Streckgrenze aber der Gefahr der frühen Verformung ausgesetzt und müssen deshalb besonders dickwandig gegossen werden. Das war der Ausgangspunkt für die Entwicklung des neuen kaltzähen Werkstoffs DUX CRYO bei Schmolz + Bickenbach Guss. Anstatt auf austenitische setzt hier auf martensitische Stähl. Diese Werkstoffe lassen sich ausgezeichnet vergüten und weisen damit auch eine deutlich höhere Streckgrenze (Rp0,2 ≧ 490 N/mm²) auf als die alternativ einzusetzenden austenitischen Stähle. Eine Eigenschaft, die bei solch extremen Temperaturen von besonderem Vorteil ist. Allerdings werden nicht nur an die Festigkeit, sondern auch an die Zähigkeit (KV (–196°C) ≧ 40 J) besondere Ansprüche gestellt. Voraussetzung für eine hohe Zähigkeit bei tiefen Temperaturen sind vor allem niedrige Gehalte an ausgewählten Spurenelementen. Andernfalls führen die dadurch hervorgerufenen Seigerungen zu einer Versprödung des Gussteils. „Für uns bestand die Herausforderung darin, die sichere Herstellung der Gussteile mit dem Fokus auf einem optimierten Gefüge und damit einer ausreichenden Zähigkeit zu realisieren – und zwar ohne dass Risse im Volumen des Gussteils auftreten“, erklärt Dr. Petra Becker, Leiterin Forschung & Entwicklung bei Schmolz + Bickenbach Guss, die Aufgabenstellung.

Umfangreiche Entwicklungsarbeit auf Grundlage von Blechmaterial

Ausgangspunkt des Forschungsprojekts war der kaltzähe Werkstoff X8Ni9 – dieser wird als Blech- und Schmiedematerial standardmäßig für Anwendungen bis –196 °C eingesetzt. Eine Gussvariante des Werkstoffs existierte aufgrund der hohen Rissempfindlichkeit des grobkörnigen Primärgefüges bisher aber nicht. Ziel war es, durch die Kombination von Erkenntnissen aus Analytik, Metallurgie und Wärmebehandlung den Werkstoff auch als Gussmodifikation darzustellen. Neben ausführlichen Werkstoffuntersuchungen und einer umfassenden Literaturrecherche wurde dazu mit externen Experten zusammengearbeitet. Dabei griff man auf modernste Technologien zurück, so z.B. auf eine Simulation der Gießtechnik, thermodynamische Berechnungen des Werkstoffes und der Wärmebehandlung und neueste Analysemethoden zur Auswertung der Untersuchungsergebnisse. So wurde unter anderem festgestellt, dass die Anforderungen an den Reinheitsgrad der Einsatzstoffe sowie an die Schmelz- und Formtechnik von besonderer Bedeutung sind. Zusätzlich müssen auch die Wärmebehandlungsparameter hochpräzise eingestellt werden.

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