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Hartlegierungen

Die technologische Weiterentwicklung in vielen Industriezweigen des Maschinen-, Apparate- und Anlagenbaus, der Meerestechnik sowie der Umwelttechnik erfordert neue Werkstoffe, die neben einer hohen Verschleißbeständigkeit auch gute korrosive und thermische Eigenschaften aufweisen. In einer Vielzahl von Branchen nutzen sich Maschinen- und Werkzeugbauteile während ihres Einsatzes ab, wodurch sich deren Leistungsfähigkeit bzw. die Qualität der erzeugten Produkte vermindert oder sogar zum Ausfall führen kann. Durch derartige Verschleißerscheinungen entstehen hohe Verluste, und Prognosen sagen voraus, dass diese Kosten weiterhin steigen werden. Durch Kombination des Angriffs von abrasiven, thermischen und evtl. korrosiven Belastungen steigen die Anforderungen an den Oberflächenwerkstoff der Bauteile. Zum Schutz dieser durch kombinierte Verschleißarten beanspruchten Funktionsoberflächen wird aus Kosten- und Leistungsgründen in zunehmender Masse das Auftragschweißen eingesetzt. Je nach Beanspruchung kommen hier gemäß DIN 8555 mehrphasige Beschichtungswerkstoffe zum Einsatz, wobei vor allem Hartlegierungen auf Eisen-, Nickel- und Kobaltbasis zu nennen sind. Des weiteren sind die intermetallischen Legierungen und Mischpulver, bestehend aus einer zähen Matrixlegierung und hochverschleißfesten Hartstoffpartikeln, wodurch es u.a. möglich ist, das Härteverhalten und die damit verbundenen Eigenschaften und Beständigkeit der Schutzschicht gegen Verschleiß und Korrosion einzustellen, zu nennen. Die richtige Auswahl des Schweißzusatzwerkstoffes bedeutet für die zu beschichtenden Bauteile den richtigen Kompromiss zwischen maximalem Verschleißschutz, korrosiver Beständigkeit und wirtschaftlich vertretbarem Anfall von Bearbeitungskosten zu finden, da die aufgetragenen Verschleißschutzschichten wegen der geforderten Oberflächenqualitäten und Maßtoleranzen mechanisch bearbeitet werden müssen.

Zu den Hochtemperaturwerkstoffen werden alle Materialien gezählt, die oberhalb 500 °C dauerhaft für Bauteile eingesetzt werden können und damit langzeitig ausreichende mechanische Eigenschaften und Hochtemperatur-Korrosionsbeständigkeit aufweisen müssen. Dafür kommen metallische und keramische Werkstoffe sowie intermetallische Phasen, welche eine Stellung zwischen den Metallen und Keramiken einnehmen, in Frage. Damit eine ausreichend hohe Langzeitkriechfestigkeit erreicht werden kann, müssen die Basiselemente für Hochtemperaturwerkstoffe einen Schmelzpunkt von mindestens 1400 °C aufweisen. Beim Einsatz intermetallischer Phasen als Grundwerkstoff ist der Schmelzpunkt der Phase maßgeblich. Außerdem müssen die Metalle in ausreichendem Maße verfügbar sein, was sich im Preis ausdrückt.