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Ein Druckgussteil aus Aluminium: Der Aluminiumdruckguss stand bei der Entwicklung von Thermodur 2727 IP im Fokus.

Stahl mit Versorgungssicherheit

15.11.2018

Neuer Werkzeugstahl aus leicht verfügbaren Rohstoffen anstelle kritischer Legierungselemente.

Erst die Zugabe von Legierungselementen macht Stahl zu dem vielseitigen Werkstoff, der er ist. Unterschiedliche Karbide und Karbidgehalte verleihen ihm Eigenschaften wie Festigkeit und Verschleißbeständigkeit. Allerdings sind manche dieser Elemente aus geopolitischen Gründen nicht immer verlässlich verfügbar. Die Deutschen Edelstahlwerke (DEW), ein Unternehmen der Schmolz + Bickenbach Gruppe, haben nun einen Werkzeugstahl aus leicht verfügbaren Rohstoffen entwickelt: Der „Thermodur 2727 IP“ basiert auf den Legierungselementen Nickel und Aluminium. Das macht unabhängiger von teuren und ressourcenkritischen Elementen wie Wolfram und Chrom.

Bei Thermodur 2727 IP kommt die intermetallische Phase – daher der Namenszusatz IP – Nickelaluminid (NiAl) zum Einsatz. Die DEW entwickelten den IP-Stahl im Rahmen eines öffentlich geförderten Projektes zusammen mit der RWTH Aachen und der FH Südwestfalen. Als Anwendungsfall stand dabei der Aluminiumdruckguss im Fokus. Messen muss sich der Thermodur 2727 IP daher mit dem dafür häufig eingesetzten Werkstoff 1.2367. Dieser weist unter anderem eine exzellente Warmfestigkeit und eine hervorragende Temperaturwechselbeständigkeit auf.

Schon ein ähnliches Eigenschaftsprofil mit Blick auf die Temperaturwechselbeständigkeit wäre für das neue Legierungskonzept als Erfolg zu werten. Aber der IP-Stahl übertrifft sogar die Erwartungen: Seine Temperaturwechselbeständigkeit ist besser als die des Vergleichswerkstoffs, sowohl seine maximale Härte als auch die Daueranlassbeständigkeit liegen höher. Vergleichbar sind beide Werkstoffe in ihrer Warmfestigkeit, Warmzähigkeit und Wärmeleitfähigkeit (ab 100° C). Und all das, während die DEW für den Thermodur 2727 IP die Menge der karbidbildenden, ressourcenkritischen Elemente um mehr als 60 Prozent reduzieren konnten. Denn intermetallische Phasen bieten die Möglichkeit, den Karbidanteil ohne Härteverlust zu reduzieren. Um für die neue Stahlsorte eine Härte bis 55 HRC zu erreichen, konnten die DEW allerdings auf Kohlenstoff mit einem Massenanteil von 0,3 bis 0,4 Prozent nicht verzichten. Die Wahl fiel für Thermodur 2727 IP auf Nickelaluminid, weil die Verbindung keine Legierungsbestandteile mit hoher Affinität zum Kohlenstoff aufweist.

Im Ergebnis erhalten Anwender also einen besseren Stahl bei gleichzeitig höherer Versorgungssicherheit und Berechenbarkeit. Die Stahlsorte ist bislang nur im nicht-umgeschmolzenen Zustand erhältlich. Gemeinsam mit Anwendern entwickeln und testen die DEW den vielversprechenden Werkstoff weiter. Er birgt auch Potenzial als möglicher Werkstoff für das Gasverdüsen und die additive Fertigung. 

Autor/in:
Redaktion Metall
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