Nitrieren von pulvermetallurgisch hergestellten hochlegierten Kunststoffformenstählen Translated title: Nitriding of powder-metallurgical produced high-alloyed plastic mould steels

Kurzfassung

Das Nitrieren von hochlegierten korrosionsbeständigen Kunststoffformenstählen ist eine Sonderwärmebehandlung, die komplexe Vorgänge bewirkt und zur Bildung einer ungewöhnlichen Gefügestruktur in der Nitrierschicht beiträgt. Korrosionsbeständige Kunststoffformenstähle werden sowohl für Formen als auch für andere Komponenten von kunststoffverarbeitenden Maschinen eingesetzt. Anforderungen an derartige Stähle sind eine gute Korrosionsbeständigkeit, eine erhöhte Verschleißbeständigkeit als auch eine gewisse Temperaturbeständigkeit. Diese Kombination wird von den meisten Kunststoffformenstählen erfüllt. Dazu weisen sie legierungstechnisch einen Chromgehalt von meist mehr als 12% (gelöst in der Matrix) und einen erhöhten Kohlenstoffgehalt zur Bildung von Karbiden auf. Für die Einstellung eines sehr feinkörnigen und gleichmäßigen Gefügezustandes mit hohem Karbidgehalt hat sich die pulvermetallurgische Herstellroute bewährt. Ein anderer Grund für die pulvermetallurgische Route ist, dass bei der konventionellen Herstellung von derart hochlegierten Stählen mit Seigerungen zu rechnen ist.

Abstract

Nitriding of high-alloyed tool steels is a special treatment which can lead to complex metallurgical reactions. Easily undesired structural modifications can occur. The produced layers can be very brittle and fail early during operation. One reason for the high brittleness of these layers is the high carbon content, which is displaced during nitriding by the incoming nitrogen and causes segregations at the grain boundaries. These investigations were carried out with the high-alloyed tool steels Böhler M390 (“X190CrVMo20-4”) [1] and Bodycote MV11K (“X260CrVMo26-4”) [2]. Both steels are produced via the powder metallurgical route, i.e. the steel melt is atomized into powder, which is hot isostatic pressed into ingots and hot formed to steel bars. When plasma-nitriding with 25% N ₂ in the nitriding atmosphere, a network of hard phases is formed at the grain boundaries. Characteristic for this network are high contents of carbon at the former grain boundaries and high contents of nitrogen in the large primary carbides. Different strategies can be applied to influence or avoid the network like structure. Among these are the raising of the nitriding temperature, the reduction of the nitriding time or of the nitrogen content in the nitriding-atmosphere.