Einfluss des Kohlenstoffgehalts auf Mikroeigenspannungen in Hartmetall
Motivation
Hartmetall auf WC-Co Basis ist einer der bedeutendsten Werkzeugwerkstoffe. Bei der Produktion eines Autos sind allein über 50 Fertigungsschritte, die Hartmetall involvieren, notwendig. Ein wichtiger Teilaspekt ist das Verständnis der Entstehung von Eigenspannungen II. Art. Diese auf Kornebene wirkenden Eigenspannungen beeinflussen nicht nur nachfolgende Fertigungsschritte bei der Werkzeugproduktion, sondern überlagern sich mit den Betriebslasten von Hartmetallerzeugnissen und beeinträchtigen so die Leistungsfähigkeit. Signifikant für Gefüge und Eigenschaften von WC-Co-Hartmetallen ist der Kohlenstoffgehalt. Der Forschungsansatz des Projekts basiert auf experimentellen und numerischen Arbeiten, die allesamt darauf zielen, den Einfluss des Kohlenstoffgehaltes auf das Gefüge und die prozessbedingten Eigenspannungen zu quantifizieren. Am Ende des Projektes steht eine experimentell validierte Simulationskette, die das Verständnis der Einzeleinflüsse auf die Eigenspannungen und somit eine gezielte Verbesserung von Hartmetallen durch die Steuerung des Kohlenstoffgehalts innerhalb des Prozessfensters bei der Herstellung von Hartmetallwerkzeugen ermöglicht.
Zielsetzung und Projektinhalte
Die nach dem Sintern von Hartmetall im Gefüge wirkenden Eigenspannungen II. Art bestimmen signifikant sowohl die nachfolgenden Fertigungsschritte eines Werkzeugs (z. B. das Erodieren und Beschichten) als auch die mechanischen Eigenschaften wie die Festigkeit und die Zähigkeit. Die übergeordneten Zielstellungen des Forschungsvorhabens sind daher das Verständnis und die quantitative Ermittlung des Einflusses, den der Kohlenstoffgehalt auf die Eigenspannungen II. Art im Hartmetall ausübt. Hierzu wird ein Simulationsmodell aufgebaut, welches mit Hilfe von Messungen des mittleren Kohlenstoffgehalts in Hartmetall einerseits und Eigenspannungsmessungen in Hartmetall andererseits verifiziert wird. Der Kohlenstoffeinfluss auf die Eigenspannungen in Hartmetall wird anschließend anhand von Rechenstudien quantitativ untersucht.
