Rostfreie und harte Stähle, ein Widerspruch?

In metallverarbeitenden Unternehmen geht es oft darum, den richtigen Werkstoff für die gewünschte Anwendung zu finden. Rostfreie Stähle sind dafür ein Paradebeispiel. Sie verlieren durch das Fehlen von Kohlenstoff die Härtbarkeit. Dadurch gibt es sehr viele Probleme zum Beispiel bei einer Pumpe, deren Komponenten aus korrosionsbeständigen Werkstoffen bestehen oder bei einem Chirurgiemesser, das idealerweise sehr korrosions- wie auch verschleissbeständig sein sollte. Beide Eigenschaften zu erreichen, ist sehr schwierig, erklärt Paul Gümpel, Dozent für Werkstoffkunde an der Fachhochschule Konstanz und wissenschaftlicher Leiter des Tägerwiler Instituts für Werkstoffsystemtechnik (WITg). Neue Oberflächenhärtungsverfahren schaffen hier Abhilfe. Es ist möglich, an rein austenitischen, rostfreien Stählen eine Oberflächenhärte von 1200 HV zu erreichen, ohne dass dabei die Korrosionsbeständigkeit vermindert wird. Das entspricht immerhin der Härte eines HSS-Bohrers.
Höhere Lebensdauer und Wirtschaftlichkeit
Heute bekannte Härtungsverfahren erlauben es, an Teilen aus nichtrostendem Stahl die leistungsbestimmenden Kenngrössen einzustellen, nämlich Verschleisswiderstand und Korrosionsverhalten. Damit können Bauteile an den jeweiligen Verwendungszweck angepasst werden. Für die Lebensdauer dieser Bauteile und für die Wirtschaftlichkeit ergeben sich so völlig neue Möglichkeiten, erläutert Gümpel.
In einem Praxisfall wurden gehärtete Pumpenbauteile aus austenitischem rostfreiem Stahl eingesetzt. Deren Lebensdauer konnte erheblich gesteigert werden, wie eine mehr als sechsjährige Betriebsdauer zeigte. Ein anderes Anwendungsbeispiel wurde in der Lebensmittelindustrie gefunden. Nockenbediente Stössel in Getränkeabfüllmaschinen wurden früher aus martensitischem Chromstahl gefertigt. Dieser war nicht sehr korrosionsbeständig und wurde von Reinigungs- und Desinfektionsmitteln angegriffen.
WITg als Kompetenzzentrum
Es kam neben hygienischen Problemen zu Ablagerungen von Korrosionsprodukten. Diese Ablagerungen beeinträchtigten schliesslich die mechanische Funktion der Stössel, was zu Produktionsverlusten führte. Durch die Fertigung der Stössel aus einem oberflächengehärteten Werkstoff wurde der Korrosionsangriff vermieden. Zudem war der nun eingesetzte austenitische nichtrostende Stahl genügend verschleissbeständig. Mit dieser Werkstofflösung wurden hervorragende Erfahrungen gemacht und die Wirtschaftlichkeit des Prozesses erheblich gesteigert.
Die heute zur Verfügung stehenden Verfahren sind in vielen industriellen Anwendungen mit besonderen Anforderungen an Verschleiss- und Korrosionsbeständigkeit gefragt. Das Einsatz spektrum reicht von Konsumgütern über Haushaltgeräte bis zur Fördertechnik, zu Ventilen und Pumpen, medizintechnischen Geräten oder Fahrzeugkomponenten, illustriert der Werkstoffexperte.
Der Beratungsbedarf ist im Bereich der rostfreien Stähle sehr gross. Das WITg sieht sich in diesem Bereich als Kompetenzzentrum. Es stellt Unternehmen Spezialwissen zur Verfügung, von der Produktentwicklung über die Qualitätssicherung bis zur Schadensbearbeitung. Paul Gümpel unterstreicht: «Die langjährige Zusammenarbeit mit metallverarbeitenden Betrieben hat sehr viel Know-how hervorgebracht. Da sind wir richtig fit, da können wir uns profilieren.»