Vergleich unterschiedlicher Methoden zur Charakterisierung von nichtmetallischen Einschlüssen in pulvermetallurgisch hergestellten Werkzeugstählen

Kurzbeschreibung der Problemstellung

Werkzeugstähle, die über die pulvermetallurgische Route hergestellt werden, sind in der Regel für Anwendungen mit sehr hohen Anforderungen an die Materialeigenschaften, insbesondere betreffend Ermüdung, bestimmt. Ein Kriterium, welches die finale Produktqualität mitbeeinflusst, ist der sogenannte Reinheitsgrad. Dieser beschreibt den Gehalt, die Anzahl, die Größe sowie die chemische Zusammensetzung von nichtmetallischen Einschlüssen in der Stahlmatrix.

Der Reinheitsgrad von pulvermetallurgischen Produkten ist bereits auf einem sehr hohen Niveau. In genormten lichtmikroskopischen Auswertungen werden K-Werte von Null erreicht. Dennoch kann es immer wieder zu einschlussindizierten Fehlstellen im Produkt und einem damit verbundenen Bauteilversagen kommen. Ziel der Masterarbeit ist es, den Reinheitsgrad in pulvermetallurgisch hergestellten Stählen mittels verschiedener Methoden zu charakterisieren. Im Fokus stehen dabei neben der manuellen und automatisierten REM/EDX Analyse, die Extraktion sowie genormte lichtmikroskopische Verfahren. Außerdem sollen an ausgewählten Proben Ermüdungsversuche durchgeführt werden. Neben diesen Methoden sollen auch alternative und neuartige Methoden studiert sowie angewendet werden, welche es ermöglichen Einschlüsse möglichst rasch und aussagekräftig zu bestimmen.

Die unterschiedlichen Methoden sollen hinsichtlich ihrer Aussagekraft für die verschiedenen Aspekte des Reinheitsgrads (Größenverteilung, Chemie, Anzahl,…) verglichen und bewertet werden.

Projektinhalt

  • Literaturstudie (Einschlüsse in PM Stählen, Auswirkung von Einschlüssen auf definierte Materialeigenschaften von PM Stählen mit Fokus auf Ermüdung, Neuartige und alternative Methoden zur Einschlusscharakterisierung von hochlegierten Stählen)
  • Erstellung einer Charakterisierungsmatrix (zu untersuchende Proben vs. verfügbare Methoden)
  • Durchführung von Extraktions- und REM/EDX Analysen inkl. Auswertung
  • Mitarbeit und Aufbereitung von genormten lichtmikroskopischen Einschlussanalyen
  • Aufbereitung von Ergebnissen aus Ermüdungsversuchen und statistische Betrachtung möglicher Korrelationen mit anderen Analysemethoden
  • Vergleich der Ergebnisse der unterschiedlichen Analysemethoden
  • Diskussion und Zusammenfassung der Ergebnisse

Industry Partners

Advisors

Susanne Michelic

assoz.Prof. Dipl.-Ing. Dr.mont.
Inclusion Metallurgy and Metallographic Lab
2021-02-16T08:22:45+01:00
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