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Vortrag

WEB Entwicklung eines hochfesten, nichtrostenden, austenitischen Stahls für die additive Fertigung in der Medizintechnik und dem allgemeinen Maschinenbau

Mittwoch (13.05.2020)
11:45 - 12:00 Uhr Raum 2
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Nichtrostende austenitische Stähle finden, insbesondere durch ihre gute Verformbarkeit und sehr guten Korrosionseigenschaften, ein breites Anwendungsspektrum innerhalb des klassischen Maschinenbaus und der Medizintechnik. Ein wichtiger Vertreter dieser Güten ist der Werkstoff 1.4404 (316L), welcher sich als Standardstahl in der additiven Fertigung etabliert hat. Typischerweise sind nichtrostende Austenite chemisch wie folgt aufgebaut: Die Korrosionsbeständigkeit der Werkstoffe wird primär durch das Element Chrom (Cr) erreicht. Dieses bewirkt, dass sich ab einem Chromgehalt von >12% eine dichte Chromoxidschicht auf dem Werkstoff ausbildet, welche Korrosionsreaktionen unterbindet. Diese Chromoxidschicht wird durch das Element Molybdän (Mo) weiter stabilisiert. Dabei ist zu beachten, dass die Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit durch Cr und Mo nur gewährleistet wird, wenn beide Elemente gelöst in der Metallmatrix vorliegen. Aufgrund dieser Tatsache beinhalten die austenitischen nichtrostenden Stähle meistens einen sehr geringen Kohlenstoffgehalt (C) von ≤ 0,030% sowie geringe Gehalte an Stickstoff (N) von ≤ 0,11%. Andernfalls würden sich Chromkarbide bzw. Chromnitride ausbilden, die sich negativ auf die Korrosionsbeständigkeit auswirkt. Jedoch kann Kohlenstoff nicht allgemein als kritisches Element bei nichtrostenden Austeniten eingestuft werden. Die interstitiellen Elemente Kohlenstoff und Stickstoff können ebenso genutzt werden, um die mechanischen Eigenschaften von Austeniten zu steigern. Zum einen erhöhen sie im gelösten Zustand die Korrosionsbeständigkeit. Zum anderen erhöhen sie stärker als substituierte Elemente die Festigkeit von austenitischen Stählen durch Mischkristallverfestigung. Am Prinzip der Verfestigung von austenitischen Stählen durch Mischkristallverfestigung setzen die sogenannten C+N legierten, hochfesten nichtrostenden austenitischen Stähle an, welche einen hohen Anteil an interstitiell gelösten Atomen aufweisen. Auf Basis dieses Wissens wurde ein neuer nickelfreier hochfester Austenit für die additive Fertigung entwickelt. Untersuchungen zeigen, dass die Neuentwicklung analog zum Referenzstahl 316L additiv verarbeitet werden kann. Die im Zugversuch ermittelten mechanischen Eigenschaften der Neuentwicklung weisen doppelt so hohe Kennwerte (Rp0,2, Rm) im Vergleich zum 316L auf, bei gleichbleibender Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit.

Sprecher/Referent:
Dr.-Ing. Andreas Mohr
Deutsche Edelstahlwerke Specialty Steel GmbH & Co. KG
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dr. Horst Hill
    Deutsche Edelstahlwerke Specialty Steel Gmbh&Co.KG
  • Karlheinz P.J. Hoeren
    Deutsche Edelstahlwerke Specialty Steel Gmbh&Co.KG
  • Janosch Conrads
    Deutsche Edelstahlwerke Specialty Steel Gmbh&Co.KG
  • Philipp Kluge
    Deutsche Edelstalwerke Specialty Steel Gmbh&Co.KG

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Präsentation Version 1 Der Vortrag stellt einen neuen nichtrostenden Austenit vor, welcher deutlich höherer mechanische Kennwerte aufzeigt, als der im LPBF Prozess üblich genutzte 316L. Zudem ist der Stahl frei von Nickel und kann dementsprechend in der Medizintechnik eingesetzt werden. 2 MB Download