Verformungsinduzierte Martensitbildung beim kryogenen Drehen von metastabilem austenitischem Stahl

In der Produktionstechnik wird stets eine kontinuierliche Optimierung der Prozesskette hinsichtlich Qualität, Produktionskosten und Bearbeitungsdauer angestrebt. In diesem Zusammenhang führen die Bemühungen zur Reduzierung der Bearbeitungsdauer oftmals zu einer Kombination verschiedener Prozessschritte. Durch eine integrierte Randzonenverfestigung kann sowohl die Leistungsfähigkeit als auch die Effizienz der Prozesskette erhöht werden. Für metastabile austenitische Stähle besteht die Möglichkeit einer verformungsinduzierten Randzonenverfestigung infolge einer Phasentransformation des Austenits zu Martensit. Hierzu sind hohe plastische Verformungen erforderlich. Zusätzlich dürfen die Temperaturen in den Bereichen plastischer Deformation einen kritischen werkstoffabhängigen Wert nicht überschreiten. Bei der Zerspanung wird allerdings fast die komplette Prozessenergie in thermische Energie umgewandelt. Kryogene Kühlmedien wie Kohlenstoffdioxid-Schnee oder flüssiger Stickstoff bieten eine Möglichkeit, die Temperaturen bei der Zerspanung auf einem entsprechend niedrigen Niveau zu halten. In dieser Arbeit wurde die verformungsinduzierte Martensitbildung beim Drehen metastabiler austenitischer Stähle untersucht. In diesem Zusammenhang fanden die Auswirkungen der kryogenen Kühlbedingungen und der Geometrien von Werkzeugschneide und Werkstück Berücksichtigung. Zudem wurden Untersuchungen des Einflusses einer Werkstückvorkühlung sowie einer Werkstückvorverfestigung auf die Phasentransformation durchgeführt. Des Weiteren wurde der Einfluss der Schnittparameter und des Neigungswinkels auf die Martensitbildung in der Werkstückrandzone analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass mit geeignet gewählten Einflussfaktoren eine umfangreiche Phasentransformation in der Werkstückrandzone möglich ist, die zu einer Verbesserung der Ermüdungs- und Verschleißfestigkeit des Werkstücks im späteren Einsatz führt.