Druckaufgestickte Staehle fuer Verbrennungsmotore Abschlussbericht

Abstract

The aim of the study was the investigation of the weldability of martensitic and austenitic high nitrogen steels (HNS) in the case of valve applications. Friction welding and surfacing with the plasma-transferred arc hardfacing process is necessary for these applications. Because friction welding is a welding process in the range of the upper forging temperature and a melting zone during the welding does not take place, the nitrogen content in the base alloy is not affected. Therefore, friction welds with good properties can be produced. During the plasma process the HNS were remelted with the effect of a decreasing nitrogen content and formation of pores in the surfacing layer. Surfacing with a mixed argon-nitrogen gas with a nitrogen content more than 40% leads to porefree weldments. On the other hand, the stability of the plasma arc and the durability of the tungsten electrode decreases rapidly. Alloying of the HNS with nitrogen-affined elements like Niob a.o. is conductive to get porefree weldments also with nitrogen poor (ca 5%) plasma gas. In this case the welding process is in a controlled and reproducible condition and the hardness of the surface layer is in accordance with the requirements. (orig.)In dem Forschungsvorhaben wurde die Schweisseignung von druckaufgestickten austenitischen und martensitischen Staehlen fuer den Einsatz als Ventilwerkstoffe untersucht. Bestimmend fuer diesen Einsatzfall sind das Plasma-Pulver-Auftragschweissen und das Reibschweissen. Die Reibschweisseignung der genannten Staehle ist sowohl untereinander als auch mit konventionellen Ventilstaehlen gegeben. Bei dem Plasma-Pulver-Auftragschweissen werden die druckaufgestickten Grundwerkstoffe verfahrensbedingt wieder aufgeschmolzen. Dies fuehrt zum Austreten des zwangsgeloesten Stickstoffes und damit zur unzulaessigen Porenbildung in der Auftragschweissung. Durch die Zugabe von Stickstoff zu dem Plasmagas kann die Porenbildung deutlich reduziert und mit Stickstoffgehalten von ca. 40% vollstaendig verhindert werden. Dabei ist aber zu beachten, dass die Standzeit der Wolfram-Elektroden erheblich verringert wird. Deutliche Verbesserung wird dann erzielt, wenn der Anteil an Nitridbildern in der Legierung erhoeht wird. In diesem Fall kann der Stickstoffgehalt im Plasmagas bis auf 5% reduziert und damit bei unwesentlicher Beeinflussung der Elektrodenstandzeit porenfreie Auftragschweissungen mit ausreichenden Haertewerten hergestellt werden. (orig.)Available from TIB Hannover: F00B280+a / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEBundesministerium fuer Bildung und Forschung (BMBF), Bonn (Germany)DEGerman