Abstract
Conventional aluminising procedures are mostly conducted at temperatures well above 900 °C, and can last for hours. When applied to hot-work tool steels, aluminising has to be done at notably lower temperatures in order to prevent grain growth and carbide formation, and to improve creep resistance.
The kinetics of aluminium coating formation on hot-work tool steels was studied in the temperature range of 550–610 °C. The pack Al content was varied from 5–15 wt.-% and aluminising time from 1–9 hours. The halide activator AlCl3 was applied. A series of statistically designed experiments were conducted to determine how key process factors influence the aluminide coating formation. A Box-Behnken experimental design was used to evaluate three process factors at three levels. The microstructures of coated samples were analysed by a scanning electron microscope (SEM). Glow Discharge Optical Spectroscopy (GDOS) and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) were employed to investigate element distributions in the coating layer
Kurzfassung
Konventionelle Aluminisierungen werden meist bei Temperaturen deutlich oberhalb von 900 °C durchgeführt und dauern oft mehrere Stunden. Die Aluminisierung von Warmarbeitsstählen muss bei weit niedrigeren Temperaturen durchgeführt werden, um Kornvergröberung und Carbidausscheidung zu unterbinden und die Kriechbeständigkeit zu verbessern.
Die Kinetik der Aluminidschichtbildung auf Warmarbeitsstählen im Temperaturbereich von 550–610 °C wurde untersucht. Der Aluminiumgehalt der Packung wurde zwischen 5 Ma.-% und 15 Ma.-% variiert, die Dauer der Aluminisierung zwischen 1 Stunde und 9 Stunden. Als Aktivator wurde das Halogenid AlCl3 verwendet. Mithilfe der statistischen Versuchsplanung wurden die Haupteinflussfaktoren auf die Aluminidschichtbildung identifiziert. Durch Anwendung einer Box-Behnken-Versuchsstrategie konnten drei Prozessgrößen auf drei Stufen ausgewertet werden. Das Gefüge der beschichteten Proben wurde am Rasterelektronenmikroskop untersucht. Die Verteilung der chemischen Elemente in der Beschichtung wurde mit GDOS und EDX bestimmt.
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