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Hochleistungs-Stahlgusslegierungen

Kontakt:  Dr. Anne V. Boehm, Prof. Julia Hufenbach

Die Entwicklung von neuen, beanspruchungsgerechten Stahlgusslegierungen für industrielle Anwendungen sowie deren Charakterisierung stellt ein wesentliches Forschungsthema in unserer Abteilung dar.

Dabei steht insbesondere das Design neuer Stahlgusslegierungen für Werkzeuganwendungen im Vordergrund, die häufig einer Vielzahl von Anforderungen gerecht werden müssen, wie z.B. hohe Härte, Festigkeit, Verschleißwiderstand, Zähigkeit oder Korrosionsbeständigkeit.

Die generellen Forderungen nach längeren Werkzeugstandzeiten und ressourcensparenderen, effizienteren Prozessen stellen dabei die eigentlichen Herausforderungen im Werkzeugbau der Zukunft dar.

Einen wesentlichen Ansatz unserer Forschung liegt in der gezielten Einstellung von Phasen durch Steuerung der Erstarrungs- bzw. Abkühlraten. Durch die Einstellung hoher Abkühlraten kann die Bildung der Nichtgleichgewichtsphasen Martensit, Restaustenit sowie komplexer Karbide gefördert werden. Diese Kombination von Phasen führt bei der entwickelten Fe85Cr4Mo8V2C1-Legierung (Massenanteil in %) bereits im Gusszustand zu einer hohen Härte (≈ 60 HRC), Stauchgrenze (≈ 2000 MPa) und Druckfestigkeit (≈ 4000 MPa) sowie einer hohen Bruchstauchung von 12%. Gleichzeitig können durch eine maßgeschneiderte Phasenzusammensetzung und ein entsprechendes Karbiddesign exzellente abrasive Verschleißeigenschaften bei den entwickelten Legierungen erzielt werden.

Die Fertigung von Werkzeugen aus Hochleistungs-Stahlgusslegierungen stellt neben der aus Walz- und Schmiedestählen somit eine potentialreiche Alternative dar, da sich allein nur durch Urformen – ohne nachträgliches Umformen – in einem Prozessschritt endkonturnahe Bauteile fertigten lassen.

Gegossene Verschleißteile aus neu entwickelten Werkzugstählen, die am IFW Dresden gefertigt wurden (u.).
Gegossene Verschleißteile aus neu entwickelten Werkzugstählen, die am IFW Dresden gefertigt wurden (u.).

Anne V. Boehm, Mark A. Bader, Fabian Kochta, Clemens Kunz, Uta Kühn, Kai Neufeld, Lars Giebeler, Julia K. Hufenbach, Low-alloyed steel with superior dry abrasive wear resistance and mechanical properties processed via steel mold casting, Wear 566-567 | 2025 | 205756. https://doi.org/10.1016/j.wear.2025.205756

Josephine Zeisig, Viktoriia Shtefan, Lars Giebeler, Uta Kühn, Annett Gebert, Julia K. Hufenbach, A Newly Designed High-Strength Tool Steel with High Wear and Corrosion Resistance, Materials 16 | 2023 | 1941. https://doi.org/10.3390/ma16051941

Josephine Zeisig, Lars Giebeler, Annett Gebert, Steffen Oswald, Uta Kühn, Julia Hufenbach, Novel Corrosion-Resistant Tool Steels with Superior Wear Properties, Advanced Engineering Materials 24 | 2022 | 2200293. https://doi.org/10.1002/adem.202200293

Fabian Kochta, Uta Kühn, Sebastian Henschel, Lars Giebeler, Thomas Gemming, Kai Neufeld, Christoph Leyens, Lutz Krüger, Julia Hufenbach, Novel Fe-0.3Cr-0.4Mo-1.5Mn–3Ni-0.6C tool steel with superior properties under quasi-static and dynamic loading, Materials Science and Engineering A 829 | 2022 | 142156. https://doi.org/10.1016/j.msea.2021.142156

Josephine Zeisig, Nicola Schädlich, Julia Hufenbach, Horst Wendrock, Jonas Kimme, Uta Kühn, Effect of cooling rate on precipitation behaviour and transformation characteristics of a novel FeCrVBC cast alloy, Journal of Alloys and Compounds 816 | 2020 | 152544. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.152544

Julia Hufenbach, Arne Helth, Ming-Huei Lee, Horst Wendrock, Lars Giebeler, Chanyang Choe, Kyou-hyun Kim, Uta Kühn, Taeksoo Kim, Jürgen Eckert, Effect of cerium addition on microstructure and mechanical properties of high-strength Fe85Cr4Mo8V2C1 cast steel, Materials Science and Engineering A 674 | 2016 | Pages: 366-374. https://doi.org/10.1016/j.msea.2016.07.114

Julia Hufenbach, Klaus Kunze, Lars Giebeler, Thomas Gemming, Horst Wendrock, C. Baldauf, Uta Kühn, Werner Hufenbach, Jürgen Eckert, The effect of boron on microstructure and mechanical properties of high-strength cast FeCrVC, Materials Science and Engineering A 586 | 2013 | Pages: 267-275. https://doi.org/10.1016/j.msea.2013.07.085

Julias Hufenbach, S. Kohlar, Uta Kühn, Lars Giebeler, Jürgen Eckert, Microstructural and mechanical characterization of an ultra-high-strength Fe86.7Cr4.4Mo0.6V1.1W2.5C4.7 alloy, Journal of Materials Science 47 | 2012 | Pages: 267-271. https://doi.org/10.1007/s10853-011-5794-z

Julia Hufenbach, Lars Giebeler, Martin Hoffmann, S. Kohlar, Uta Kühn, Thomas Gemming, Steffen Oswald, Bernd Eigenmann, Jürgen Eckert, Effect of short-term tempering on microstructure and mechanical properties of high-strength FeCrMoVC, Acta Materialia 60 | 2012 | Pages: 4468-4476. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2012.04.041

Uta Kühn, Norbert Mattern, Thomas Gemming, Uwe Siegel, Katarzyna Werniewicz, Jürgen Eckert, Superior Mechanical Properties of FeCrMoVC, Applied Physics Letters 90 | 2007 | 261901. https://doi.org/10.1063/1.2751577