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Characterization of laser-beam surface treated cold and hot working steels

机译：激光束表面处理过的冷热钢的特性

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Zur Steigerung des Verschleißwiderstands von Umformwerkzeugen wird die Oberfläche von vier unterschiedlichen Kalt- und Warmarbeitsstählen mit Laserstrahlen umgeschmolzen und mit Titancarbid und Vanadiumcarbid legiert. Die Untersuchung der Schichten umfaßt die chemische Zusammensetzung, die Gefüge, die Härteverläufe, das Verschleißverhalten, gemessen mit Stift-Scheibe-Versuchen mit unterschiedlichen Gegenkörpern, und das plastische Verhalten der Randschichten, das in einem neu entwickelten Dauerschlagprüfstand ermittelt wird. Ein vor der Oberflächenbehandlung mit Laserstrahlen vergüteter Grundwerkstoff ist einem weichgeglühten Substrat, das später vergütet werden muß, vorzuziehen, wenn es um die Einstellung der erforderlichen mechanischen Eigenschaften des Kerns geht. Ein Anlassen nach der Bearbeitung mit Laserstrahlen birgt die Vorteile weiterer Carbidausscheidungen und einer Reduzierung von Eigenspannungen. Durch Legieren mit Laserstrahlen ist es möglich, den Verschleißschutz über die Randschicht auszuüben und den Legierungsgehalt des Substrats zu senken, wodurch die Kernzähigkeit des Werkzeugs zunimmt. Die richtige Auswahl des Zusatzwerkstoffs hängt von der Beanspruchung im zukünftigen Anwendungsfall ab.%In order to increase the wear resistance of metal forming tools, four different cold and hot working steels were laser-beam surface melted and alloyed with titanium carbide and vanadium carbide. The layers were investigated concerning chemical composition, microstructure, hardness profiles, wear behaviour measured by pin-on-disk-tests with different counterbodies and plastic behaviour of the surface by a new developed repeated impact testing machine. It turned out to be more useful to take a substrate which is already quenched and tempered prior to the laser-beam surface treatment than to carry out the tool hardening heat treatment afterwards. A tempering step after the laser-beam alloying offers the advantage of carbide precipitates in the layer connected with an increase in the hardness and a reduction of residual stresses. By means of laser-beam surface alloying the wear protection of the layer can be increased while the alloying content of the substrate is reduced with respect to the core fracture toughness. The optimal alloying addition depends on the demands of the envisaged application.
机译：为了提高成形工具的耐磨性，将四种不同的冷热加工钢的表面用激光束重熔，并与碳化钛和碳化钒合金化。层的检查包括化学成分，结构，硬度分布，磨损行为（通过使用不同配体的针盘试验测量）以及表层的塑性行为，这是在新开发的永久冲击试验台上确定的。在进行表面处理之前用激光束回火的基材比软退火的基材更好，后者在调整芯子所需的机械性能时必须随后回火。用激光束加工后回火的优点是进一步沉积了碳化物并减少了残余应力。通过与激光束合金化，可以在表面层上施加磨损保护并降低基材的合金含量，从而增加了工具的芯部韧性。填充材料的正确选择取决于未来应用中的应力。％为了提高金属成形工具的耐磨性，对四种不同的冷热加工钢进行了激光束表面熔化，并与碳化钛和碳化钒合金化。使用新开发的重复冲击试验机研究了这些层的化学成分，微观结构，硬度曲线，通过销钉盘测试（具有不同的counter体）测量的磨损行为以及表面的塑性行为。事实证明，采用在激光束表面处理之前已经淬火和回火的基板比之后进行工具硬化热处理更有用。激光束合金化后的回火步骤具有碳化物在层中析出的优势，同时增加了硬度并减少了残余应力。通过激光束表面合金化，可以增加层的耐磨性，同时相对于芯部断裂韧性而言，降低了基底的合金含量。最佳的合金添加量取决于预期应用的需求。

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