Aufgabenstellung
Eine erhöhte Verschleißbeständigkeit sowie eine Verbesserung der tribologischen Eigenschaften sind speziell für hochbeanspruchte Funktionsflächen Anforderungen an die Werkzeugqualität von Presshärtewerkzeugen, um die Standzeit der Werkzeuge zu erhöhen und gleichzeitig die Formgebungsgrenzen bei der Warmumformung zu erweitern. Hierfür ist ein Laserstrahllegierungsverfahren zur gezielten Adaption der chemischen Elementzusammensetzung zu entwickeln, um damit gezielt die mechanischen Eigenschaften im Hinblick auf eine erhöhte Verschleißbeständigkeit zu verbessern.

Vorgehensweise
Zur lokalen Anpassung der mechanischen Eigenschaften erfolgt eine gezielte Einstellung der chemischen Elementzusammensetzung, indem Legierungskonzepte zur Erhöhung der Zähigkeit sowie der Mikrohärte entwickelt werden. Im Detail werden der Nickel- und Chromgehalt im modifizierten Gefüge gezielt erhöht, um die Zähigkeit des Gefüges zu verbessern. Des Weiteren erfolgt die Initiierung einer Karbidbildung durch eine gezielte Erhöhung des Kohlenstoffgehaltes sowie der Konzentration von karbidbildenden Legierungselementen wie W, Mo, und Ti, um damit die Mikrohärte im Gefüge zu steigern, wobei die Verschleißbeständigkeit der jeweiligen Legierungskonzepte über tribologische Untersuchungen verifiziert werden.

Ergebnisse
Im Hinblick auf eine Erhöhung der Verschleißbeständigkeit von Presshärtewerkzeugen stellt die gezielte Modifikation der chemischen Elementzusammensetzung des legierten Gefüges (siehe Bild links) eine geeignete Methode dar. Im Detail resultiert bei einer Erhöhung der Kohlenstoffkonzentration auf ca. 0,7 Gew.-% eine Härtesteigerung um etwa 30 % auf ca. 950 HV0,5 (siehe Bild rechts). Zudem vermindert eine gezielte Härtesteigerung die Bildung des adhäsiven Verschleißes im Vergleich zu unmodifizierten Funktionsflächen, sodass eine gesteigerte Warmfestigkeit und somit erhöhte Standzeit von Werkzeugen für die Warmumformung resultieren.