Pulverbettbasiertes Laserstrahlschmelzen eines Einsatzstahls 17CrNi6-6

Das pulverbettbasierte Laserstrahlschmelzen (PBF-LB/M, laser-based powder bed fusion of metals) von Bauteilen aus Einsatzstahl eröffnet kombiniert mit einem entsprechenden Einsatzhärten viele Vorteile. Durch die Anwendung additiver Fertigungsverfahren ist es möglich, sehr komplexe Bauteile und Geometrien in einem Fertigungsschritt herzustellen. Aller-dings liegen die PBF-LB/M-Bauteile prozessbedingt in einem Werkstoffzustand vor, der in vielen Fällen nicht anwendungsgerecht ist. Durch eine nachfolgende Wärmebehandlung kann dieser Nachteil behoben werden. Eine Möglichkeit stellt das Einsatzhärten dar, welches zur Einstellung höchstfester Randschichten bei ausreichend zähem Bauteilkern genutzt wird. Die prozessbedingt neuen Ausgangszustände infolge PBF-LB/M können jedoch dazu führen, dass herkömmliche Wärmebehandlungsparameter an die neuen Werkstoffstrukturen angepasst werden müssen. Diese These wird in vorliegender Arbeit anhand des Einsatzstahls 17CrNi6-6 (Werkstoffnummer 1.5918) überprüft. Die Entwicklung industriell anwendbarer PBF-LB/M-Fertigungsparameter, die In-situ-Analyse des Erwärmverhaltens des Werkstoffs sowie die Charakterisierung der Werkstoffeigen-schaften im einsatzgehärteten Zustand wurden umfänglich untersucht. Im Detail wurden hierfür Gefüge, Korngrößenverteilungen sowie Härte- und Kohlenstofftiefenverläufe dokumentiert. Der Einsatzstahl 17CrNi6-6 kann prozessstabil in einem großen Parameterfenster im PBF-LB/M zu relativen Bauteildichten von über 99,5% verarbeitet werden. Neben den überzeugenden Ergebnissen von Gefüge, Härte- und Kohlenstofftiefenverläufen, führte das Einsatzhärten durch das mehrstündige Aufkohlen bei hohen Temperaturen zu unregelmäßigem Kornwachstum.