In diesem Forschungsvorhaben wurden Randschichtzustände mit variierenden Restaustenitgehalten und unterschiedlich stark ausgeprägten Ausscheidungszuständen auf ihre reproduzierbare Einstellbarkeit sowie die sich aus dem mehrphasigen Gefüge ergebenden Festigkeitseigenschaften untersucht. Die Einstellung der Varianten erfolgte über verschiedene Parameter aus dem Bereich der Wärmebehandlung. Zusätzlich wurde eine Stahlgüte mit modifizierten Legierungssystem betrachtet.

Basierend auf dem bisherigen Wissen zur Prozessauslegung dieser Randschichtzustände wurden mehrere Varianten durch einen Einsatzhärteprozess mittels Carbonitrieren eingestellt. Zusätzlich wurde das Niederdruckaufkohlen eingesetzt. Da die in diesem Vorhaben

untersuchten Wärmebehandlungsvarianten weit außerhalb der üblichen Prozessfenster liegen, werden Rahmenbedingungen für eine reproduzierbare Herstellung dieser Randschichtzustände aufgeführt.

Die quantitative Charakterisierung dieser Zustände bleibt im Hinblick auf die Korrelation mit den Festigkeitseigenschaften ein zentraler Baustein. Durch den Einsatz der Synchrotronstrahlung ist eine direkte Korrelation der Phasenanteile mit den Elementgehalten über den gesamten Randschichtbereich möglich, womit neue Erkenntnisse in diesem Vorhaben gewonnen werden konnten. Der Zugang zu dieser Messung ist aber stark eingeschränkt und kann daher zumindest aktuell nur im wissenschaftlichen Bereich zur Anwendung kommen.

In der Prüfung der Wärmebehandlungszustände mittels Umlaufbiegeprüfung sowie Torsion konnte das Potenzial der Randschichtzustände im Hinblick auf eine Festigkeitssteigerung aufgezeigt werden. Die weiterführenden Analysen der Vorgänge während der Prüfung offenbarten neben der Änderung der Restaustenitgehalte auch entsprechende Änderungen der Eigenspannungen und der Halbwertsbreiten in den vorliegenden Phasen.

In den experimentellen Untersuchungen zur Zahnradtragfähigkeit wurde umfangreich der Einfluss von verschiedenen ausgeprägten Carbid- bzw. Carbonitridausscheidungen auf die resultierende Bauteillebensdauer ermittelt.