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Montanuniversität Leoben Lehrstuhl für
Gießereikunde Univ. Prof. Dr.-Ing. Peter
Schumacher Franz-Josef-Strasse 18, 8700 Leoben
Diplomarbeit Chemische Beständigkeit
unterschiedlicher Warm-arbeitsstähle in
Aluminiumschmelzen
Betreuer Univ. Prof. Dr.-Ing. Peter
Schumacher Firmenbetreuer Dipl. Ing. Dr.
Ingo Siller Böhler Edelstahl GmbH Co KG
Diplomand Christoph Rechberger
Logo Firma
ERGEBNISSE Masseverlustversuche (750C,
140kg) Schichtdickenversuche
Entwicklung der intermetallischen Schicht
(750C, 140kg)
AUFGABENSTELLUNG Als Werkstoffe für
Druckgussformen und Gießkammern werden
Warmarbeits-stähle eingesetzt, welche die durch
den Druckgussprozess nötigen Anforderungen gut
erfüllen. Die zur Verfügung gestellten, als
Formenwerkstoffe und Gießkammerwerkstoffe
verwendeten Warmarbeitsstähle, werden
hinsichtlich des chemischen Angriffes infolge von
flüssigen Aluminiumlegierungen untersucht.
Aluminiumlegierung 226
Aluminiumlegierung Magsimal-59

• THEORETISCHE GRUNDLAGEN
• Unter dem Angriff von Aluminiumschmelzen versteht
  man einen Überbegriff für folgende drei
  Angriffsmechanismen
• Korrosions- (Auflösungs-) verhalten,
• Klebeerscheinungen,
• Erosionsangriff.
• Unter Kleben (Soldering) versteht man ein
  regelrechtes Verlöten des Druckgusswerkstoffes
  mit der Aluminiumlegierung infolge der hohen
  Reaktivität von Aluminiumatomen mit Eisenatomen.
• Wird die Gießkammer mit flüssiger
  Aluminiumschmelze gefüllt, so kommt es zur
  sofortigen Ausbildung von spröden,
  intermetallischen Phasen im Grenzflächen-bereich
  Werkzeugstahl Aluminiumschmelze. Bei dem darauf
  folgenden Einstoßvorgang der Aluminiumschmelze
  (durch das Vorrücken des Gießkolbens) in die
  Druckgussform können diese intermetallischen
  Phasen herausgerissen werden, wodurch eine starke
  Schädigung der Gießkammeroberfläche
  hervor-gerufen wird.
• Dieselbe Schädigung kann bei Ausstoßvorgängen des
  fertig erstarrten Aluminiumdruckgussteiles aus
  der Druckgussform auftreten.

Aluminiumlegierung 226
Durch das Aufbringen von Nitrierschichten wird
der Auflösungsbeginn hinausgezögert. Sobald die
Nitrierschicht aber aufgelöst ist, zeigt sich
dasselbe Auflösungsverhalten (Auflösungskinetik)
wie bei nichtnitrierten Proben (siehe Diagramm
links).
Am Beispiel der Aluminiumlegierung Magsimal-59
Grenzflächenbereich t 3000 sec
DURCHFÜHRUNG Mit Hilfe eines Rührwerkes wurden
die bereitgestellten Warmarbeitsstahlproben zur
Untersuchung des Auflösungsverhalten (Korrosion)
und des Klebeverhalten (Soldering, Ausbildung
intermetallischer Phasen) in jeweils 140kg
flüssige Aluminiumschmelze bei einer konstanten
Temperatur von 750C getaucht. Es wurden
Masseverlustversuche (zur Untersuchung des
Auflösungsverhaltens) sowie Schichtdickenversuche
(zur Untersuchung des Klebeverhaltens)
durchgeführt.
5-ige Chromstähle zeigen ein sehr ähnliches
Klebeverhalten (Soldering). Nitrierschichten
verringern die Klebeneigung extrem. In den ersten
60 Sekunden bleibt überhaupt keine
Aluminiumlegierung an den Werkstoffen haften (im
Gegensatz zu den nichtnitrierten Werk-stoffen,
siehe Diagramm oben) und keine Ausbildung von
intermetallischen Phasen kann beobachtet werden.
ZUSAMMENFASSUNG

• Darstellung einer Versuchsmethode zur
  Untersuchung des Klebe- und Auflösungsverhaltens.

• Auflösungs- und Klebeverhalten zeigen einen
  inversen Zusammenhang.

• Nitrieren verzögert die Auflösungs- und
  Klebeneigung.

• Tendenziell zeigen 5-ige Chromstähle ein sehr
  ähnliches Klebeverhalten (Soldering).