Kurzbeschreibung der Problemstellung

Werkzeuge müssen oft geschweißt werden. Dies trifft besonders bei teuren Werkzeugen zu, wie z.B. Druckgussformen, große Schmiedegesenke, Kunststoffformen, Karosseriewerkzeuge sowie Schneid- und Umformwerkzeuge. Gerade hier sind Reparaturen und Korrekturabreiten mittels Schweißen eine sehr attraktive und wirtschaftliche Alternative. Zusätzlich finden Werkzeugstähle auch immer häufiger Anwendung außerhalb des klassischen Werkezugbaus, wie z.B. im Bereich der Mobilität (Weichenherzen). 

Normalerweise spricht man bei Werkzeugstählen aufgrund des hohen Kohlenstoffgehalts von einer schlechten Schweißbarkeit. Das Schweißen von Werkzeugstähle mit 0,3 –2,5% Kohlenstoff ist mit hohem Aufwand und hohen Risiken verbunden. Das Hauptproblem liegt in der hohen Härtbarkeit (>50 HRc nach Abschrecken). Schnelle Abkühlungen der Schweißnaht führen zu thermischen Spannungen und dadurch zu Rissen in der geschweißten Zone.

Dual Hardening Warmarbeitsstähle mit dem geringsten Kohlenstoffgehalt <0,2% lösen das Problem der schlechten Schweißbarkeit. Durch zusätzliches Legieren von Nickel und Aluminium kann der Härteabfall nach dem Anlassen ausgeglichen werden. Es bilden sich zusätzlich zu Karbiden auch intermetallische NiAl-Ausscheidungen. Die erreichbare Härte liegt >50 HRc.

Ziel der Arbeit ist die Entwicklung eines grundsätzlichen Verständnisses der Schweißbarkeit von Dual Hardening Stählen im Vergleich zu bestehenden Vergütungsstählen (z.B. W300). Hierfür wird ein umfangreicher Fragenkatalog von BÖHLER Edelstahl ausgearbeitet und im Zuge einer Literaturrecherche beantwortet. Des Weiteren stellt BÖHLER Edelstahl vier Dual Hardening Versuchslegierungen und W300-Material zur Verfügung. Härte-Anlasskurven sollen in Abhängigkeit der Wärmebehandlung gemessen und das Grundgefüge von ausgewählten Zuständen umfangreich charakterisiert werden. In Abstimmung mit BÖHLER Welding werden geschweißte Proben zur Verfügung gestellt und die Schweißnaht umfangreich charakterisiert. Auf Basis dieser Arbeit sollen zukünftig werkstoffbezogene Schweißempfehlungen für Dual Hardening Stähle in Verbindung mit Schweißzusatzwerkstoffen abgeleitet werden.