Beschreibung
Das Ziel der Arbeit war, über gezielte Anpassung der Legierungszusammensetzung das Prozessfenster für eine rissfreie Verarbeitung von hochlegierten kohlenstoffreichen Stählen im LPBF-Prozess zu vergrößern, bei gleichzeitiger Bewahrung der Eignung des Werkstoffs für Werkzeug- und Wälzlageranwendungen.
Hierzu wurde zunächst das Verhalten verschiedener hochlegierter kohlenstoffreicher Stähle im LPBF-Prozess analysiert. Untersucht wurden die Legierungen HS0-4-1, PMHS6-5-3-8, PMHS7-7-7-11 und X245VCrMo10-5-1, sowie Pulvermischungen aus den Legierungen PMHS6-5-3-8 und PMHS7-7-7-11. Die veränderte chemische Zusammensetzung führte zu unterschiedlichen Erstarrungs-, Ausscheidungs- und Umwandlungsverhalten, die die Rissbildung beeinflussten.
Die Untersuchungen des Einflusses unterschiedlicher thermischer Nachbehandlungen auf das LPBF-Gefüge und die durch den Vergütungsprozess resultierenden mechanischen Eigenschaften wurden an den Legierungen HS0-4-1 und PMHS6-5-3-8 durchgeführt. Eine HIP-Nachbehandlung vor dem Vergüten bewirkte eine Erhöhung der Schwing- und Wälzfestigkeit und eine Reduzierung der Streuung des Ausfallverhaltens in den untersuchten Legierungen. Versuche an dem Warmarbeitsstahl X40CrMoV5-1 zeigten, dass der Grad der Verbesserung durch eine Nachverdichtung durch eine geringe LPBF-Ausgangsporosität positiv beeinflusst wird.
Aus den Untersuchungen wurden risskritische und eigenschaftskritische Rahmenbedingungen für die Legierungsentwicklung abgeleitet. Im Rahmen dieser Arbeit wurden fünf verschiedene Legierungszusammensetzungen identifiziert. Die Legierungen wurden im LPBF-Prozess verarbeitet und analysiert. Die neuen Legierungen LM2-8-3-8, LM7-6-3-9, LM2-10-3-0 und LM1-3-2-0-Cr15 konnten im verwendeten Prozessrahmen rissfrei aufgebaut werden.
