Welche Nachbearbeitungsprozesse erzielen optimale Festigkeit und Härte bei Corrax-WAAM-Bauteilen?

Ausscheidungshärtende Wärmebehandlung

Der rostfreie Stahl Corrax (CX) erreicht seine außergewöhnliche Festigkeit und Härte durch eine präzise ausscheidungshärtende Wärmebehandlung. Nach der WAAM-Abscheidung durchlaufen die Bauteile eine Lösungsglühung bei 1065-1120°C, gefolgt von einer schnellen Abkühlung auf Raumtemperatur. Dadurch entsteht eine übersättigte martensitische Matrix. Die kritische Auslagerungsbehandlung erfolgt dann bei 480-560°C für 2-6 Stunden, wobei feine intermetallische Ni3Ti-Partikel im gesamten Gefüge ausgeschieden werden. Dieser Auslagerungsprozess wandelt das relativ weiche, abgeschiedene Material (typischerweise 35-40 HRC) in seinen endgültigen gehärteten Zustand um, der 48-52 HRC erreicht, während gleichzeitig Zugfestigkeiten von über 1500 MPa entwickelt werden. Die genauen Temperatur- und Zeitparameter müssen sorgfältig kontrolliert werden, um die Ausscheidungshärtung zu maximieren und gleichzeitig eine ausreichende Zähigkeit beizubehalten.

Spannungsarmglühen und Gefügehomogenisierung

Vor der Auslagerung benötigen WAAM-gefertigte Corrax-Bauteile eine Zwischenbehandlung zum Spannungsabbau, um die erheblichen Eigenspannungen aus dem Abscheidungsprozess zu behandeln. Eine Stabilisierungsbehandlung bei 650-750°C hilft, Spannungen abzubauen und gleichzeitig die Gefügehomogenisierung einzuleiten. Für komplexe Geometrien, die zu Verzug neigen, ist dieser Schritt entscheidend, um die Maßhaltigkeit während des finalen Auslagerungsprozesses aufrechtzuerhalten. Die thermischen Zyklen helfen auch, unerwünschte Sekundärphasen aufzulösen, die während der raschen Erstarrung beim WAAM-Prozess entstanden sein könnten, und stellen so ein einheitliches Gefüge im gesamten Bauteil vor der kritischen Auslagerungsbehandlung sicher.

Heißisostatisches Pressen für verbesserte Eigenschaften

Für maximale mechanische Leistungsfähigkeit kann Heißisostatisches Pressen (HIP) auf Corrax-WAAM-Teile vor der finalen Auslagerungsbehandlung angewendet werden. HIP bei geeigneten Temperaturen und Drücken beseitigt die dem WAAM-Prozess innewohnende innere Porosität und Mikrohohlräume, erhöht die Dichte und verbessert die Ermüdungsfestigkeit. Die Kombination aus HIP gefolgt von optimierter Auslagerung erzeugt ein homogeneres Gefüge mit gleichmäßiger Ausscheidungsverteilung, was sowohl die Festigkeit als auch die Maßhaltigkeit für Präzisionsbauteile in Luft- und Raumfahrt und Werkzeugen verbessert.

Präzisionsbearbeitung und Oberflächenbehandlung

Nach der Wärmebehandlung erreicht die Präzisions-CNC-Bearbeitung die endgültigen Abmessungen unter Beibehaltung der gehärteten Struktur. Aufgrund der hohen Härte von Corrax nach der Auslagerung erfordert die Bearbeitung spezialisierte Werkzeuge und Parameter. Endgültige Oberflächenbehandlungen wie Polieren oder EDM können für spezifische Anwendungen angewendet werden. Die fertigen Bauteile durchlaufen eine strenge Materialprüfung und -analyse, um sicherzustellen, dass die Härteverteilung, die mechanischen Eigenschaften und die Gefügeintegrität den strengen Anforderungen für diesen hochfesten martensitaushärtenden rostfreien Stahl entsprechen.