Elektronenstrahl-Auftragen von Verschleißschutzschichten auf korrosionsbeständige Stähle* Translated title: Electron-Beam Application of Wear-Resistant Coatings on Corrosion-Resistant Steels

Kurzfassung

Korrosionsbeständige Stähle weisen eine stark eingeschränkte Verschleißbeständigkeit auf. Der vorliegende Beitrag stellt eine Möglichkeit vor, durch Elektronenstrahl(EB)-Auftragen von Fe- bzw. Co-Basisschichten insbesondere das abrasive Verschleißverhalten der Stähle X6CrNiMoTi17-12-2 (austenitisch) sowie X2CrNiMoN22-5-3 (austentisch-ferritisch) zu verbessern. Die Korrosionsbeständigkeit bleibt dabei erhalten. Es wird gezeigt, wie sich die chemische Zusammensetzung und das Gefüge der Randzone in einer zweiten Auftragslage im Vergleich zur ersten Auftragslage verändern und welche Auswirkungen das auf relevante Eigenschaften hat. Durch eine optimierte EB-Auftragstechnologie wurde die Härte um das 1,5- bis 2-fache erhöht und der Verschleißkoeffizient (k) mit Fe-Basisdraht um den Faktor 100 und mit Co-Basisdraht um den Faktor 10 gegenüber den Grundwerkstoffen verbessert. Mittels Stromdichte-Potenzial-Messung wurde nachgewiesen, dass sich die Korrosionsbeständigkeit der Fe-Basisschichten im Vergleich zu den Grundwerkstoffen nicht ändert. Die Co-Basisschichten weisen sogar eine um den Faktor 3 geringere Passivstromdichte auf.

Abstract

Corrosion-resistant steels exhibit an insufficient durability against wear. As one possibility to improve the abrasive wear and simultaneously maintaining the corrosion resistance of two steels, X6CrNiMoTi17-12-2 (austenitic) and X2CrNiMoN22-5-3 (austenitic-ferritic), this paper proposes application of electron beam (EB) cladding of Fe- or Co-based layers. It is shown how chemical composition and microstructure in the surface adjacent region change by cladding single- and multi-layers and how this influences the properties of the components. By means of an optimized EB technology, the hardness increases till 1.5–2 times the hardness of the substrates and the wear coefficient (k) improves by a factor of 100 in case of the Fe-based additive, and by a factor of 10 in case of the Co-based additive (compared to the base material). Current density-potential measurements showed that the corrosion resistance of Fe-based claddings does not change as compared to that of the base material, whereas the Co-based layers show an increase of the corrosion resistance by a factor of 3.