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1. BewertunaderchemischenZusammensetzunaundderMikrostruktur

Bei den XAR-Stâhlenhandeltes sich um Stâhle,die einenC-Gehaltzwischen0,15 und0,40%aufweisen,der

genau aut die jeweils angestrebteHârtestufevon 400, 450, 500 und 600 HB abgestimmt-ist. Die XAR-Stâhle

werdendabeidurch Hârtenin einerStandquetteggt. mit nachtolgendemAnlassenhergestellt.Siebesitzenauch

Zusâtzean hârtbarkeitssteigemdenElementenwie Bor und Molybdân,welche gleichbleibendemechanische

Eigenschaftenüberdie Blechdickegewâhrieisten.DarüberhinausenthaltenaileXAR-StâhleeinenCr-Zusatzbis

zu1,30%,derimStahlzurBildungtainverteiltersehrharterCarbide(>1200HV)führt.

DieXAR-Stâhleweisenainemartensitischeodermartensitisch-bainitischeMikrostruktursut. Insbesonderedurch

aine Mikrolegierungmit Nb ist diesesehr tain ausgebildet.Mit den vorliegendenAnalysenkonzeptender XAR-.

StâhleunddamAufbauder Mikrostrukturin den Grobblechensind inden XAR-StâhlenaileVoraussetzungenfür

die EinhaltungaineshohenVerschleiBwiderstandesbaiPrallverschleiBgegeben.

2. BewertunadermechanischenEiaenschaften

DiemechanischenEigenschaftenderXAR-StâhlewerdeninverschiedenenTKS-Werkstoffblâttembeschrieben.

Die Grobblecheder XAR-Reihewerdenim Lieterzustanddurchaine Mindest-und Maximalhârtedefiniert.

Ausgehendvonden Analysenkonzeptenundder in den XAR-StâhlenvoriiegendenMikrostrukturausbildung

werdendie getordertenHârtensichereingestellt.DarüberhinausbesitzenNb-mikrolegierteXAR-Blecheein

vergleichsweisehohesZâhigkeitsniveau.HierdurchisteingünstigesVerformungsverhaltenderStâhlerealisiert.

3. BewertunQ.desVerschleiBverhaltens

Zur Bewertungdes VerschleiBverhaltensder XAR-Stâhlewurdenam Instituttür Tribologieder Hochschule

MannheimumtassendesystematischeUntersuchungenzumPrallverschleiBvonXAR-Stâhlenunterschiedlicher

HârteundStahlzusammensetzungsowievonvergleichbarenStâhlenvonTKS-Wettbewerbemdurchgeführt.Die

VerschleiBversuchewurdenangeeignetenProbekôrpemineinerspeziellenApparaturausgeführt,diequasiein

Modellsystemtür die stoBendeund gleichzeitiggleitendeBeanspruchungin LKW-Mulden,Misch-undFôrderelementensowiePrall-undBrechermühlenetc.darstellt.Es handeltsichdabeiumainekommerzielle

Strahlanlage,in derverschiedeneStrahlmittelmit Hârtenzwischen1 und9 autderMohs-SkalazumEinsatz

kamen.Die Kômungdes Strahlguteslag bai 1 und2 mm.DieentsprechendenStrahlversuchewurdenmitAnstrahlwinkelnzwischen15und60°baieinemAnstrahldruckbis6 barbiszumErreichenainesstationâren

VerschleiBzustandesdurchgeführt.

Ais wichtigerund in der praktischenBewertunggebrâuchlicherVerschleiBkennwertwird der relative

VerschleiBabtragder ProbenbezogenauteinenReterenzstahlS355mit niedrigerHârteherangezogen.Das

StrahlmittelwurdenachjedemVersuchemeuert.

Die Versuchezeigengrundsâtzlicheinen mit steigenderHarteabnehmendenVerschleiBbetrag.Für die

UntersuchungenbeieinemAnstrahlwinkelvon30°gegendieBlechoberflâcheundsehrhartemStrahlgut(>1000

HV)betrâgtder VerschleiBabtragbai einemStahlmit 600 HBnochrd. 80%desWertesainesS355.Alle

untersuchtenStâhle(XARundWettbewerb)ordnensichdamtypischenHochlagenverschleiBzu,da dieHârte

desGegenmittelsRundquarzkiesgranulatoderKorundmitrd. 1100bzw.1800HVdeutlichüberderHartealler

untersuchtenWerkstoffeliegt.BeisehrweichemStrahlguttrittpraktischkeinVerschleiBaut(Tieflage)undaile

Stâhleunterscheidensichourwenig.DieBlechoberflâchewirdbeimPrallverschleiBje nachAnstrahlwinkelzum

einendurchEindringendeshartenGegenkôrpers"geritzt",sodasseinMaterialabtragausderOberflâcheauftritt.

Zum anderenwird ein StoBaut die Oberflâcheausgeübt,der zur Lôcher-oder Kraterbildungsowiezu

Flâchenaufweitungentührt. Die HauptverschleiBmechanismensind dabei die Abrasion und die

Oberflâchenzerrüttung.BeisenkrechtemAnstrahlenderOberflâchetrittausschlieBlichStoBbelastungmitdam.MechanismusOberflâchenzerrüttungautoBei horizontalemAnstrahlentritt dagegenausschlieBlichabrasive

Beanspruchungauto

Gekennzeichnetist der abrasiveVerschleiBanteildurch aine Kombinationaus Mikrospanen,Mikropflügenund

Mikrobrechen.BeimMikrospanenbildetsich var damgleitenden,abrasivwirkendenTeilchenein Span,der aine

VerschleiBfurchehinterlâsst.Beim Mikropflügenwird der Werkstoffunterdam einwirkendenTeilchenplastisch

verformtund an den Furchungsrândemautgeworfen.Oberhalbeiner kritischenBelastungdurch wiederholtes

MikropflügenkaonMikrobrechenauftreten,bei dam danngrôBereStückeaus der Oberflâcheausbrechen.Der

stoBende VerschleiBanteil ist gekennzeichnet durch aine fortwâhrende plastische Verformung der

Blechoberflâcheim Mikrobereich,der zur Ermüdungdes Werkstoffgefügesund schlieBlichzu Rissbildungund

Materialabplatzungenführt.

DieeingehendeAnalysederVersuchsergebnisse,baidermittelskorrelations-undvarianzanalytischenMethoden

wesentlicheundunwesentlicheEinfiussgrôBenaufdenVerschleiBidentifiziertwurden,ergibtein eindeutigesBild

über die Wirkungenvon Stahlzusammensetzung,Mikrostrukturund mechanischenEigenschaftenauf das

VerhaltenbeiPrallverschleiB.

Die Werkstoffhârtebeeinflusstden VerschleiBwiderstandbei besondershartemStrahlgutour wenig.Bei

weicheremStrahlgutkônnenje nachLagedesÜbergangsHoch-/TiefiagejedochmerklicheUnterschiedeim

VerschleiBwiderstandauftreten.Grundsâtzlichistaberfestzuhalten,dassdurchdenrelativhohenCr-Gehaltund

die MikrolegierungmitNbin denXAR-Stâhlenderbereitsdurchdie HârtevorgegebeneVerschleiBwiderstand

bestmOglichgesteigertwird.DurchhoheCr-GehaltewirdeinoptimalerCarbidgehaltimStahleingestellt,derin

die zâheMatrixeingebettetist. DasNb bewirktdarüberhinausaine Feinungdes Martensits,50 dassdie

VerformungstâhigkeitdesverschleiBtestenSonderbaustahlesgesteigertwird,waszuverringertemMikrospanen,

d.h.wenigerMaterialabtrag,sowiezu geringererStrukturermüdungdurchplastischeVerformungbeimStoBen

tührt.XAR-StâhleweisengegenüberCr- und/oderNb-freienbzw.Cr- und/oderNb-reduziertenStâhlendes

Wettbewerbs,unabhângigdavonwie diese hergestelltsind, bai gleicherHârteVorteilehinsichtlichdesVerschleiBwiderstandesauto

4. Schlussfolaerunaen

Bei den niedriglegiertenverschleiBfestenSonderbaustahlenmit gutemVerabreitungsverhaltenstellandie XAR-

StahlevonTKSmit Hârtewertenvon400 bis600 HBein optimalesKonzepthinsichtlichStahlzusammensetzung,

HerstellverfahrenundMikrostrukturdar. DieumfangreichenUntersuchungenzum PraliverschleiBverhaltendieser

Stahle ergeben,dass durch ihre hohe Harte und insbesonderedie gezielte Legierungmit Cr und Nb ein

bestm6glicherVerschleiBwiderstanderreichtwird.Oabeilassensich die positivenEffektevonCr und Nbauf den

VerschleiBwiderstandwerkstoffkundlichnachvollziehen.Die XAR-Stâhle sind daher fur den Einsatz in

anspruchsvollenKonstruktionenmit PraliverschleiBbeanspruchungbestens geeignet. XAR-Stâhle weisen

gegenüberCr- und/oderNb-freienbzw. Cr- und/oderNb-reduziertenStâhlendes Wettbewerbs,unabhângig.davonwiediesehergestelltsind,baigleicherHarteVorteilehinsichtlichdesVerschleiBwiderstandessut.

Mannheim,04.04.2006

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Prof.Or.-Ing.PaulFeinle