Dr. Barbara Wantzen ist freie Fachjournalistin in Ulm
Ursprünglich für die Luft- und Raumfahrt entwickelt, wird Cronidur 30 heute auch im Automobil- und Maschinenbau für hochbeanspruchte Komponenten eingesetzt.
Die Berthold Hermle AG, Gosheim, setzt in ihren CNC-Univerversalfräs- und Bohrmaschinen ausschließlich Lager aus Cronidur ein, ebenso wie in ihren Bearbeitungszentren an Spindeln mit Drehzahlen über 10 000 min-1.
Lager aus Cronidur 30, einem hochstickstoffhaltigen Martensitstahl, haben sich schon unter extremen Bedingungen bewährt. Ein Beispiel dafür sind die Treibstoffpumpen des Space-Shuttle, in denen nur flüssiger Sauerstoff und Wasserstoff als Schmiermittel zur Verfügung stehen. Auch die Flugzeugindustrie verwendet das Material schon seit einigen Jahren, insbesondere in Verstellantrieben von Flugzeuglandeklappen und für Lager der Hauptantriebswellen großer Flugzeuge. Für diese Anwendungen wurde der Werkstoff in einem gemeinsamen Forschungsprojekt der VSG Energie und Schmiedetechnik GmbH in Essen, der FAG AG, Schweinfurt, und der Uni Bochum entwickelt. Doch inzwischen hat Cronidur 30 auch den Maschinen- und Automobilbau für sich erobert. Hier wird der Werkstoff für hochbeanspruchte Komponenten eingesetzt, insbesondere für Lager und Zahnräder. Neben der Verwendung bei Hermle gibt es beispielsweise Arbeits – und Haushaltsmesser oder chirurgische Bestecke.
Die Vorteile des Werkstoffes liegen auf der Hand: Während bei konventionellen, hochkohlenstoffhaltigen Stählen die Bruchzähigkeit mit zunehmender Festigkeit abnimmt (und man spröde, Mikroriss-empfindliche Werkstoffe erhält), haben stickstoffhaltige Stähle wie Cronidur selbst bei einer Festigkeit von 1000 MPa noch eine sehr gute Bruchzähigkeit. Dies führt zu einer wesentlich höheren Verschleißbeständigkeit. So bieten Lager aus Cronidur 30 eine fünfmal längere Lebensdauer als solche aus M50. Außerdem besitzt der Werkstoff eine hundert Mal bessere Korrosionsbeständigkeit als beispielsweise der kohlenstoffhaltige Wälzlagerstahl AlSi440C. Die Härte kann durch eine entsprechende Wärmebehandlung auf Werte zwischen 35 und maximal 60 HRC eingestellt werden.
Hergestellt wird Cronidur mit Hilfe des so genannten Druck-Elektro-Schlacke-Umschmelzverfahrens (DESU), bei dem der Stahl in einem geschlossenen Umschmelzofen unter Druck erschmolzen wird. Während des Umschmelzprozesses werden kontinuierlich feste Stickstoffträger wie Siliziumnitrid hinzugeführt, um den Stickstoffgehalt im so genannten Ingot zu erhöhen.
Dieser Schmelzprozess verschafft Cronidur ein sehr homogenes und feinkörniges, seigerungsfreies Gefüge, in dem die Kohlenstoffnitride gleichmäßig verteilt vorliegen. Neben der chemischen Zusammensetzung ist dieses Gefüge für die guten mechanischen und physikalischen Eigenschaften des Werkstoffes verantwortlich.
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