Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Werkstoffverbundes, ein erfindungsgemäß hergestellter Werkstoffverbund und eine Verwendung des erfindungsgemäß hergestellten Werkstoffverbundes.

Technischer Hintergrund

Bei der Herstellung von besonders verschleißfesten Stahlwerkstoffen in Form von Blechen, Plat ten oder Bändern sind oberhalb der 650 HV-Härteklasse schnell technische Grenzen erreicht, insbesondere was die technische Herstellbarkeit auf den Anlagen zur Stahlherstellung und zum Warmwalzen, und ggf. auch etwaiger Zwischenschritte bzw. weiterer Verarbeitungsschritte, wie z. B. Kaltwalzen, Beschichten, etc., anbelangt. Dies gilt gleichermaßen auch für Weiterverarbei tungsprozesse zur Herstellung von Bauteilen mittels z. B. Formen, Ziehen und/oder Abkanten.

Die Gründe für die eingeschränkte, technische Herstellbarkeit von Blechen, Platten oder Bän dern besonders harter verschleißfester Stahlwerkstoffe sind der Tatsache geschuldet, dass be sonders verschleißbeständige Legierungen ihren Verschleißwiderstand aus der Härte der in der Regel martensitischen Metallmatrix einerseits und dem insbesondere hohen Gehalt an harten Karbiden, Nitriden und/oder Boriden der Elemente Eisen, Chrom, Wolfram, Molybdän, Vanadi um, Niob, Titan, Hafnium und/oder Tantal erzielen. Herstellungsprobleme können des Weite ren bedingt sein durch: hohe Schmelztemperaturen; hohe Legierungsgehalte; spröde Phasen, insbesondere Sprödigkeit des Werkstoffs allgemein, was mit einer schlechten bis eingeschränk ten Bieg- und/oder Verformbarkeit einhergeht; hohe Härte mit negativen Auswirkungen beim Walzen, insbesondere beim Führen des Bandes, usw.; Empfindlichkeit gegen Risse, beispiels weise Kantenrisse, Seigerungsrisse, usw.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass besonders verschleißfeste Werkstoffe respektive Bauteile oftmals pulvermetallurgisch hergestellt werden. Dabei wird ein Pulver, welches aus rei nem Metall, einer Mischung reiner Metalle oder auch aus einer individuell zusammengestellten Metalllegierung bestehen kann, über verschiedene Verfahrensrouten in der Regel zum fertigen Bauteil oder Bauteilrohling oder Halbzeug prozessiert. Wesentliche Kernprozesse der genann ten Verfahrensrouten sind immer einerseits das Zusammenpressen des Metallpulvers (Kom- paktieren) und andererseits die Herstellung einer festen Bindung zwischen den Bestandteilen des Pulvers unter Temperatureinfluss (Sintern).

Der Vorteil bei den pulvermetallurgischen Routen ist, dass oftmals, insbesondere wenn ein Ver gleichsprodukt über die Schmelz-Walz/Schmiederoute überhaupt herstellbar ist, bessere Mate rialeigenschaften erreicht werden können. Nachteilig hingegen ist jedoch, dass über die Pro zesse Kompakteren und Sintern in der Regel nur eine Dichte von bis zu 99 % hergestellt wer den können, wobei eine vollständige Verdichtung einen zusätzlichen Schritt einer Nachbearbei tung in Form von Walzen und/oder Schmieden erfordert.

Bleche, Platten oder Bänder lassen sich pulvermetallurgisch nur aufwendig bzw. eingeschränkt hersteilen. Dies gilt gleichermaßen auch für die im Stand der Technik bekannten Mehrlagen werkstoffe, bei denen eine pulvermetallurgische Schicht auf einem Substrat, oftmals einem zä hen und/oder kostengünstigen Stahl aufgebracht wird, um Materialkosten zu sparen. Gängige Verfahren zur Herstellung solcher Halbzeuge bzw. Bauteile aus Mehrlagenwerkstoffen, welche in der Regel aus zwei Lagen bestehen, sind Verfahren wie thermisches Spritzen oder HlP-Clad- ding. Beim HIP-Cladding wird eine Schicht durch heiß-isostatisches Pressen (HIP) auf ein Sub strat aufgebracht.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren bereitzustellen, mit welchem ein insbesondere blech-, platten- oder bandförmiger Werkstoffverbund relativ einfach hergestellt werden kann, insbesondere unter Nutzung von Anlagen für die Stahlherstellung, sowie einen entsprechend hergestellten Werkstoffverbund und eine Verwendung des Werkstoffverbundes anzugeben.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Varianten der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.

Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren zur Herstellung eines Werkstoffverbundes folgende Schritte: - Bereitstellen einer metallischen Trägerschicht, - Bereitstellen einer metallischen Schutzschicht, - Bereitstellen eines metallischen Pulvers, - Anordnen des Pulvers zwischen der T rägerschicht und der Schutzschicht zur Erzeugung eines Vorproduktes, - Erwärmen und Warm walzen des Vorproduktes zur Erzeugung eines blech-, platten- oder bandförmigen Werkstoff verbundes, wobei das Pulver während des Erwärmens und Warmwalzens in eine pulvermetall urgische Schicht umgewandelt wird.

Da ein Werkstoff in Blech-, Platten- oder Bandform pulvermetallurgisch nur aufwendig bzw. ein geschränkt herstellbar ist, wird erfindungsgemäß ein mehrlagiger Aufbau gewählt, der aus ver schiedenen Schichten besteht, die unterschiedliche Funktionen haben. Der wesentliche Be standteil in dem erfindungsgemäßen Werkstoffverbund ist dabei das metallische Pulver respek tive die aus dem metallischen Pulver umgewandelte pulvermetallurgische Schicht, die sich im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des Werkstoffverbundes ausbildet. Dadurch weist erfindungsgemäß der Werkstoffverbund, welcher blech-, platten- oder bandför mig ausgebildet ist, mindestens drei metallische Schichten auf, wobei mindestens eine der Schichten aus einer pulvermetallurgischen Schicht gebildet ist.

Eben jene pulvermetallurgische Schicht kann dabei über den Querschnitt bzw. die Längs und/oder Quererstreckung des Werkstoffverbundes einen Gradienten aufweisen, welcher bei spielsweise infolge einer gezielten Schüttung Einfluss auf die Materialeigenschaft durch ein vari ierendes Konzentrationsprofil auf den Anwendungsfall angepasst bzw. die Verbundbildung opti mieren werden kann.

Die Bestandteile des metallischen Pulvers und die aus dem metallischen Pulver umgewandelte pulvermetallurgische Schicht werden gemäß den Anforderungen des Anwendungsfalls zusam mengestellt. Das metallische Pulver kann aus reinem Metall, einer Mischung reiner Metalle oder aus einer individuell zusammengestellten Metalllegierung bestehen. Durch die beim Warmwal zen eintretende Dickenreduzierung und den dabei herrschenden hohen Temperaturen wird durch Kompaktieren und Sintern, eine insbesondere homogene, dichte und kompakte Schicht ausgebildet.

Die metallische Trägerschicht ermöglicht zum einen die Prozessierbarkeit des Vorproduktes zu einem blech-, platten- oder bandförmigen Werkstoffverbund im Zuge des Warmwalzprozesses und zum anderen die Prozessierbarkeit des Werkstoffverbundes zu einem Bauteil in einem oder mehreren nachgelagerten Weiterverarbeitungsschritten. Durch den Warmwalzprozess kommt es analog zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Warmwalzplattieren zu einer festen metallischen Bindung zwischen der Trägerschicht, der pulvermetallurgischen Schicht und der Schutzschicht. Bevorzugt nimmt die Trägerschicht mehr als 50 % der Gesamtdicke des Vorpro duktes respektive Werkstoffverbundes ein, sodass im Wesentlichen gute Verarbeitungseigen schaften durch die Trägerschicht respektive die sich durch das Warmwalzen ergebende Schicht sichergestellt sind. Die metallische Trägerschicht bzw. die nach dem Warmwalzen resultieren de Schicht trägt quasi die pulvermetallurgische Schicht, welche anfangs pulverförmig und nach dem Warmwalzen kompakt ausgebildet ist. Die metallische Trägerschicht bzw. die nach dem Warmwalzen resultierende Schicht schirmt zudem die pulvermetallurgische Schicht zumindest zu einer Seite hin ab.

Die metallische Schutzschicht bzw. die nach dem Warmwalzen resultierende Schicht sorgt da für, dass zunächst das auf der metallischen Trägerschicht angeordnete metallische Pulver zu mindest zu einer Seite, insbesondere auf der der Trägerschicht abgewandten Seite abgedeckt und damit geschützt ist, dass zum einen das metallische Pulver respektive pulvermetallurgische Schicht in Position gehalten wird und ein Auseinanderreißen oder Beschädigen im Warmwalz prozess des Vorproduktes vermieden wird, zum anderen das metallische Pulver respektive pul vermetallurgische Schicht keinen negativen Einfluss auf Anlagenkomponenten, wie z. B. Kom ponenten in der Warmwalz- und/oder Fertigungsstraße, nehmen, weil die Komponenten nicht in direkten Kontakt zu dem metallischen Pulver respektive zu der pulvermetallurgischen Schicht gelangen, diese quasi zumindest einseitig abschirmen und dadurch Anhaftungen und/oder Ver schleiß an bzw. der Anlagenkomponenten vermieden werden können. Ebenso wird durch die Schutzschicht eine zusätzliche Oxidation des Pulvers beispielsweise durch Vermeidung eines Eintretens von Ofenatmosphäre während einer vorzugsweisen Erwärmung in einem Ofen ver hindert, sodass eine negative Wirkung oxidierter Pulverpartikel auf den Sinterprozess minimiert werden kann. Des Weiteren garantiert die metallische Schutzschicht bzw. die nach dem Warm walzen resultierende Schicht eine gute Oberflächenqualität, insbesondere am erfindungsgemä ßen Werkstoffverbund respektive am daraus gefertigten Bauteil. Die metallische Trägerschicht und die metallische Schutzschicht ermöglichen zusammen den Durchsatz des bzw. der sonst nicht prozessierbaren metallischen Pulvers bzw. pulvermetallischen Schicht, schirmen bzw. de cken diese beidseitig, insbesondere nach oben und nach unten hin ab. Gemäß einer Ausge staltung weist die metallische Trägerschicht im Vergleich zur metallischen Schutzschicht eine Dicke auf, welche mindestens um Faktor 2, insbesondere mindestens um Faktor 4, vorzugs weise mindestens um Faktor 7 dicker ist.

Die metallische Trägerschicht und die metallische Schutzschicht des Vorproduktes werden vor zugsweise zumindest lokal miteinander verbunden, vorzugsweise stoffschlüssig, um eine Pro- zessierbarkeit sicherzustellen, ohne dass sich die metallischen Schichten des Vorproduktes vor dem Warmwalzen voneinander lösen.

In Abhängigkeit des Werkstoffs, der für die metallische Trägerschicht und/oder metallische Schutzschicht verwendet wird, erfolgt eine Erwärmung vor dem Warmwalzen auf eine Tempe ratur, die insbesondere unterhalb der Temperatur des eingesetzten Werkstoffs ist, welche die niedrigere Schmelztemperatur hat. Die Erwärmung erfolgt vorzugsweise auf eine Temperatur die gleich oder höher als eine Warmwalzanfangstemperatur des eingesetzten Werkstoffs ist. Die Dauer der Erwärmung richtet sich nach der Dicke des Vorproduktes respektive der Dicke der metallischen Trägerschicht, insbesondere um zumindest sicherzustellen, dass sich infolge der Erwärmung in der bzw. den metallischen Schichten ein vollständig homogenes (Erwärmungs-) Gefüge ausbildet. Durch die Erwärmung wird insbesondere ein partielles Aufschmelzen der Pul verpartikel begünstigt, um eine für den Sinterprozess vorzugsweise notwendige Brückenbildung zwischen den Körnern respektive den Partikeln des Pulvers zu aktivieren. Vorzugsweise weist das metallische Pulver eine höhere Schmelztemperatur als der eingesetzte Werkstoff der me tallischen Schicht(en) auf.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung bestehen die metallische Schutzschicht und die metalli sche Trägerschicht jeweils aus einem Stahlwerkstoff. Da die Auslegung der pulvermetallurgi schen Schicht in Verbindung mit ihrer Dicke und/oder mit ihren Legierungselementen insbe sondere die Verwendung des Werkstoffverbundes definiert, können im Vergleich zur pulverme tallurgischen Schicht niedriglegierte, kostengünstig und einfach herstellbare Stahlwerkstoffe verwendet werden, welche die mechanischen Eigenschaften im Werkstoffverbund definieren, u. a. die Festigkeit, Zähigkeit etc. Beispielsweise können Stahlwerkstoffe verwendet werden, welche eine Härte unterhalb von 600 HV, insbesondere unterhalb von 500 HV, vorzugsweise unterhalb von 400 HV, bevorzugt unterhalb 300 HV, besonders bevorzugt unterhalb 200 HV aufweisen, um insbesondere eine einfache Prozessierbarkeit zu gewährleisten. Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführung weist der Stahlwerkstoff der metallischen Schutzschicht im Ver gleich zum Stahlwerkstoff der Trägerschicht die gleiche oder eine geringere Härte auf. Für die Herstellung des erfindungsgemäßen Werkstoffverbundes eignen sich somit konventionelle An lagen für die Stahlherstellung.

HV ist die Härte nach Vickers und wird gemäß DIN EN ISO 6507-1 ermittelt.

Gemäß einer Ausgestaltung sind die metallischen Schichten (Trägerschicht-pulvermetallurgi sche Schicht-Schutzschicht) im Werkstoffverbund asymmetrisch verteilt, und insbesondere liegt die pulvermetallurgische Schicht als Kernschicht vor, welche eine Dicke aufweist, die kleiner ist als die Hälfte, insbesondere kleiner ist als ein Drittel der Gesamtdicke des Werkstoffverbundes.

Gemäß einer Ausgestaltung ist das metallische Pulver ein eisenbasiertes Pulver. Insbesondere in Verbindung mit dem Einsatz von Stahlwerkstoffen als metallische Trägerschicht und Schutz schicht, wobei die Stahlwerkstoffe einen überwiegenden Anteil an Eisen aufweisen, wird eine metallische Bindung während des Warmwalzens zwischen dem zwischen den metallischen Schichten angeordneten Pulver und den metallischen Schichten begünstigt. Da die Bestand teile des metallischen Pulvers und anschließend die Umwandlung des Pulvers in eine pulver metallurgische Schicht mittels Wärme und Druck die Eigenschaft des Werkstoffverbundes defi nieren, insbesondere um eine im Vergleich zu den metallischen Schichten kompakte Schicht mit einer vorzugsweise höheren Härte im Werkstoffverbund auszubilden, enthält das eisenba sierte metallische Pulver gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung mindestens ein Element aus der Gruppe C, N, B und mindestens ein Element aus der Gruppe Cr, W, Mo, V, Ni, Ti, Hf, Ta. Um eine extrem hohe Härte respektive Verschleißfestigkeit im Werkstoffverbund zu erreichen, welches als Band, Platte oder Blech bereitgestellt werden kann, müssen Legierungen zum Ein satz kommen, die durch einen hohen Kohlenstoffgehalt und/oder Stickstoffgehalt und/oder Bor gehalt in Verbindung mit einem hohen Anteil von Elementen, welche harte Karbide, Nitride und/oder Boride ausbilden gekennzeichnet sind. Karbid-, Nitrid-, Borid-Bildner sind neben Ei sen beispielsweise die Elemente Chrom, Wolfram, Molybdän, Vanadium, Niob, Titan, Hafnium und/oder Tantal. Bevorzugt stellt die pulvermetallurgische Schicht die Verschleißfestigkeit be reit und wird in ihrer Dicke gemäß den Anforderungen des Anwendungsfalls dimensioniert. Auf grund der Legierungsbestandteile kann das Pulver sehr teuer sein, so dass die pulvermetallur gische Schicht so dick wie nötig und so dünn wie möglich ausgelegt wird. Gemäß einer bevor zugten Ausgestaltung enthält die pulvermetallurgische Schicht des Werkstoffverbundes min destens ein Element aus der Gruppe Cr, W, Mo, V, Ni, Ti, Hf, Ta, welches in Verbindung mit mindestens einem der Elemente aus der Gruppe C, N, B in Form von Karbiden, Nitriden und/oder Boriden in einer eisenbasierten Metallmatrix vorliegt. Weitere Basislegierungen mit Matrizes, insbesondere nickelbasierte oder wolframbasierte Pulver, können ebenfalls eingesetzt werden, um beispielsweise eine verschleißbeständige pulvermetallurgische Schicht zu erhal ten.

Die Zusammensetzung des metallischen Pulvers orientiert sich vorzugsweise an kommerziell er hältlichen Metallpulvern, insbesondere für ballistische Anwendungen oder Verschleißanwen dungen, kann aber auch individuell ausgelegt bzw. gemischt werden. Soll der erfindungsgemä- ße Werkstoffverbund zur Herstellung eines Bauteils für eine verschleißfeste Anwendung ver wendet werden, so wird die metallische Schutzschicht nur während der Prozessierung im Zuge des Warmwalzens und bei Bedarf bei der Fertigung benötigt. Unter Einsatzbedingungen wird sie sehr schnell verschleißen und ist dann nicht mehr vorhanden.

Bevorzugt ist die Dicke der pulvermetallurgischen Schicht in Abhängigkeit vom Gesamtwalz grad, insbesondere von der Gesamtdickenabnahme des Vorproduktes und der zur Verdichtung des metallischen Pulvers notwendigen Dickenabnahme anzupassen.

Gemäß einer Ausgestaltung weist die metallische Trägerschicht eine Vertiefung zur Aufnahme des Pulvers mit einer im Wesentlichen umlaufenden Berandung, auf welcher die metallische Schutzschicht angeordnet wird, auf. Um sicherzustellen, dass das zwischen der metallischen Trägerschicht und metallischen Schutzschicht angeordnete metallische Pulver, welches durch Wärme und Druck zur kompakten pulvermetallurgischen Schicht verpresst, gesintert und ver dichtet wird, insbesondere seitlich nicht entweichen kann, ist ein Einbringen einer Vertiefung mit einer im Wesentlichen umlaufenden Berandung in der späteren der pulvermetallurgischen Schicht zugewandten Oberfläche der Trägerschicht vorgesehen. Beispielsweise erfolgt das Ein bringen der Vertiefung mechanisch, insbesondere spanend. Die Berandung kann zudem zur zu mindest bereichsweisen Verbindung mit der metallischen Schutzschicht dienen. Insbesondere können die beiden metallischen Schichten des Vorproduktes zumindest abschnittsweise, im Wesentlichen umlaufend, beispielsweise gasdicht miteinander verbunden werden.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung können zusätzliche metallische Stege, vorzugsweise vier Stege, bereitgestellt werden, welche in Form eines um das Vorprodukt im Wesentlichen umlaufenden Rahmens am Vorprodukt angeordnet werden. Um sicherzustellen, dass das zwi schen der metallischen Trägerschicht und metallischen Schutzschicht angeordnete metallische Pulver, welches durch Wärme und Druck zur kompakten pulvermetallurgischen Schicht ver presst, gesintert und verdichtet wird, insbesondere seitlich nicht entweichen kann, ist ein Rah menaufbau mit seitlichen, metallischen Stegen vorgesehen. Über die seitlichen, metallischen Stege können die metallische Trägerschicht und die metallische Schutzschicht zumindest be reichsweise miteinander verbunden werden. Die seitlichen, metallischen Stege können jeweils mit der metallischen Trägerschicht und metallischen Schutzschicht zumindest abschnittsweise, im Wesentlichen umlaufend, beispielsweise gasdicht miteinander verbunden werden. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann eine weitere metallische Schicht bereitgestellt werden, wel che auf der der Schutzschicht abgewandten Seite des Vorprodukts angeordnet und in Kontakt mit der Trägerschicht gebracht wird, insbesondere wenn der Aufbau des Vorproduktes, bei spielsweise zur Vereinfachung des Prozesses dies erfordert. Gemäß einer weiteren Ausgestal tung können die weitere metallische Schicht und/oder die zusätzlichen metallischen Schichten (seitliche Schichten) dem Werkstoff der metallischen Trägerschicht oder der metallischen Schutzschicht oder aus einer Kombination aus Trägerschicht und Schutzschicht entsprechen. Dadurch können insbesondere von allen Seiten gleiche Bedingungen bereitgestellt werden.

Gemäß einer Ausgestaltung ist mindestens ein Mittelsteg zwischen der metallischen Träger schicht und der metallischen Schutzschicht vorgesehen, welche je nach Positionierung des min destens einen Mittelstegs zunächst von einer oder beiden Seiten mit metallischem Pulver in Kontakt gelangt. Dadurch kann im Wesentlichen die Schweißbarkeit optimiert werden, indem die Position und/oder Breite des oder der Mittelstege so ausgelegt werden, dass sich diese im Endprodukt als Schweißbereiche eignen bzw. Bereiche mit optimierter Schweißbarkeit darstel len. Alternativ oder zusätzlich besteht im Wesentlichen die Möglichkeit den Gesamtaufbau re spektive die Position des Paketes und des oder der Mittelstege so auszulegen, dass das End produkt vorzugsweise als Spaltband mit beispielsweise symmetrischem Aufbau und/oder Randbereichen ausgelegt werden kann.

Gemäß einer Ausgestaltung wird der erfindungsgemäße Werkstoffverbund einer Wärmebe handlung unterzogen, um die Eigenschaften des Werkstoffverbundes an den Anwendungsfall individuell anzupassen, beispielsweise in Form eines Vergütens, Härtens und/oder Anlassens.

Besonders bevorzugt werden erfindungsgemäß hergestellte Werkstoffverbunde zur Herstellung von Bauteilen für verschleißfeste oder ballistische Anwendungen verwendet. Vorzugsweise er fährt der Werkstoffverbund im Zuge der Herstellung des Bauteils eine Wärmebehandlung, durch welche in mindestens einer der Schichten (Trägerschicht, pulvermetallurgischer Schicht, Schutzschicht, weitere Schicht) eine vorgegebene Mindesthärte und/oder ein vorgegebenes Zielgefüge eingestellt wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Im Einzelnen zeigen: Fig. 1) eine schematische Schnittansicht eines Vorproduktes zur Herstellung eines Werkstoff verbundes gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform,

Fig. 2) eine schematische Schnittansicht eines Vorproduktes zur Herstellung eines Werkstoff verbundes gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform,

Fig. 3) eine schematische Schnittansicht eines Vorproduktes zur Herstellung eines Werkstoff verbundes gemäß einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform,

Fig. 4) eine schematische Schnittansicht eines Vorproduktes zur Herstellung eines Werkstoff verbundes gemäß einer vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform,

Fig. 5) einen metallographischen Schliff eines erfindungsgemäß hergestellten Werkstoffverbun des und

Fig. 6) einen gemessenen Härteverlauf über die Gesamtdicke des Werkstoffverbundes gemäß Fig. 5).

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

In den Figuren 1 bis 4 sind unterschiedliche schematische Schnittansichten von Vorprodukten (1) zur Herstellung von erfindungsgemäßen Werkstoffverbunden ( ) dargestellt. Zur Erzeugung eines Vorproduktes (1) werden eine metallische Trägerschicht (2), eine metallische Schutz schicht (3) und ein metallisches Pulver (4) bereitgestellt. Das metallische Pulver (4) wird zwi schen der metallischen Trägerschicht (2) und der metallischen Schutzschicht (3) angeordnet. Als metallische Schichten (2, 3) werden vorzugsweise Stahlwerkstoffe verwendet. Die metalli schen Schichten (2, 3) weisen jeweils eine Längserstreckung und eine Quererstreckung auf, wobei die Längserstreckung in der Erstreckung länger ist als die Quererstreckung. Die metalli schen Schichten (2, 3) können Brammen oder Platten aus Stahl sein.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel weist die metallische Trägerschicht (2) eine Vertie fung (2.1) zur Aufnahme des metallischen Pulvers (4) mit einer im Wesentlichen umlaufenden Berandung (2.2) auf, auf welcher die metallische Schutzschicht (3) angeordnet wird, so dass sichergestellt werden kann, dass das zwischen der metallischen Trägerschicht (2) und metalli schen Schutzschicht (3) angeordnete metallische Pulver (4) in seiner Position verbleibt und ins besondere seitlich nicht entweichen kann. Über die Berandung (2.2) kann die metallische Schutzschicht (3) zumindest bereichsweise mit der metallischen Trägerschicht verbunden wer den, s. Figur 1. Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel werden zusätzliche, metallische Stege (5), vorzugs weise vier Stege (5), bereitgestellt, welche in Form eines um das Vorprodukt (1) im Wesentli chen umlaufenden Rahmens am Vorprodukt (1) angeordnet werden, so dass sichergestellt wer den kann, dass das zwischen der metallischen Trägerschicht (2) und metallischen Schutz schicht (3) angeordnete metallische Pulver (4) in seiner Position verbleibt und insbesondere seitlich nicht entweichen kann. Über die zusätzlichen, metallischen Stege (5) oder auch seitli chen Stege (5) können die metallische Trägerschicht (2) und die metallische Schutzschicht (3) zumindest bereichsweise miteinander verbunden werden. Die seitlichen Stege (5) können dem Werkstoff, vorzugsweise Stahlwerkstoff der metallischen Trägerschicht (2) oder dem der metal lischen Schutzschicht (2) entsprechen. Alternativ kann auch eine Kombination, falls unter schiedliche Werkstoffe für die Trägerschicht (2) und Schutzschicht (3) verwendet werden, aus seitlichen Stegen (5) bereitgestellt werden, wobei zwei seitliche Stege (5) in Längserstreckung beispielsweise dem Werkstoff der Trägerschicht (2) und zwei Stege (5) in Quererstreckung bei spielsweise dem Werkstoff der Schutzschicht (3) entsprechen, s. Figur 2.

Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel wird neben den zusätzlichen, metallischen Stegen (5) eine weitere, metallische Schicht (6) bereitgestellt, welche auf der der metallischen Schutz schicht (3) abgewandten Seite des Vorprodukts (1) angeordnet und in Kontakt mit der metalli schen Trägerschicht (2) gebracht wird, und sich dadurch dieses vom zweiten Ausführungsbei spiel unterscheidet. Die zusätzlichen, metallischen Stege (5), die einen im Wesentlichen umlau fenden Rahmen definieren, und die weitere, metallische Schicht (6) bilden eine Art Einhausung des Vorproduktes (1), wobei die metallische Schutzschicht (3) die Einhausung nach oben hin (ab)schließt. Die weitere, metallische Schicht (6) und die zusätzlichen, metallischen Stege (5) können dem Werkstoff der metallischen Trägerschicht (2) oder der metallischen Schutzschicht (3) oder aus einer Kombination aus Trägerschicht (2) und Schutzschicht (3) entsprechen. Bei spielsweise weisen die metallischen Schichten (3, 6) und Stege (5) den gleichen Werkstoff, vor zugsweise Stahlwerkstoff auf, so dass von allen Seiten gleiche Bedingungen herrschen, s. Fi gur 3.

Gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel ist im Unterschied zum dritten Ausführungsbeispiel mindestens ein Mittelsteg (7), in diesem Ausführungsbeispiel sind es genau drei Mittelstege (7), zwischen der metallischen Trägerschicht (2) und der metallischen Schutzschicht (3) vorgese hen, welche jeweils von beiden Seiten mit metallischem Pulver (4) in Kontakt stehen, s. Figur 4. Dadurch können u. a. Schweißbereiche im späteren Werkstoffverbund bereitgestellt werden. In Abhängigkeit des Werkstoffs, der für die metallische Trägerschicht (2) und/oder metallische Schutzschicht (3) verwendet wird, erfolgt eine Erwärmung vor dem Warmwalzen auf eine Tem peratur, die insbesondere unterhalb der Temperatur des eingesetzten Werkstoffs ist, welche die niedrigere Schmelztemperatur hat. Die Erwärmung erfolgt vorzugsweise auf eine Temperatur die gleich oder höher als eine Warmwalzanfangstemperatur des eingesetzten Werkstoffs ist. Beispielsweise beträgt die Temperatur, auf die das Vorprodukt (1) erwärmt werden soll, min destens 900°C, insbesondere mindestens 950°C, vorzugsweise mindestens 1000°C. Die Dau er der Erwärmung richtet sich nach der Dicke des Vorproduktes (1) respektive der Dicke der metallischen Trägerschicht (2), insbesondere um zumindest sicherzustellen, dass sich infolge der Erwärmung in der bzw. den metallischen Schichten (2, 3, 6) und Stegen (5) ein vollständig homogenes (Erwärmungs-) Gefüge ausbildet, insbesondere ein vollaustenitisches Gefüge. Ebenso soll sichergestellt werden, dass insbesondere die Pulverpartikel partiell aufschmelzen und die für den Sinterprozess vorzugsweise notwendige Brückenbildung zwischen den Körnern oder Partikeln des Pulvers aktiviert wird. Auch die vorzugsweise notwendige Diffusion zwischen pulvermetallurgischer Schicht, Trägerschicht und Schutzschicht wird durch eine höhere Tem peratur begünstigt. Die maximale Temperatur beträgt beispielsweise 1350°C.

Im Rahmen einer Untersuchung wurde beispielhaft ein Werkstoffverbund ( ) mit einer pulver metallurgischen Schicht (4‘) für verschleißfeste Anwendungen erprobt, wobei ein Aufbau des Vorprodukts (1) gemäß Figur 3 umgesetzt wurde. Als metallische Trägerschicht (2) wurde ein Stahlwerkstoff mit der Bezeichnung S355 mit einer Dicke von 65 mm und als metallische Schutzschicht (3) ein Stahlwerkstoff mit der Bezeichnung DC06 mit einer Dicke von 10 mm be reitgestellt. Auch die zusätzlichen, metallischen Stege (5) und die weitere, metallische Schicht (6) wurden aus einem Stahlwerkstoff mit der Bezeichnung DC06 und jeweils einer Dicke von 10 mm bereitgestellt. Als metallisches Pulver (4) wurden mehrere Pulver untersucht, sechs eisen basierte Pulver (l-VI), ein wolframbasiertes (VII) und ein nickelbasiertes (VIII) Pulver, welche in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt sind:

Tabelle 1, Angaben in Gew.-%

Stellvertretend ist hier nur das Ergebnis des eisenbasierten Pulvers (I) angegeben, welches in Gewichtsprozent eine Mischung aus folgenden Elementen enthielt: C= 2,5%, Si= 1,0%, Mn= 1,0%, Cr= 4,5%, Mo= 1,0%, V= 10,0%, Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen. Das Pulver (4) wies im Gesamtquerschnitt einen Dickenanteil von 10% auf. Das Vorprodukt (1) inkl. weiterer Schicht (6) wies eine Gesamtdicke von 95 mm auf. Das Vorprodukt (1) inkl. Stege (5) und Schicht (6) wurde in einem Ofen unter Schutzgas für 90 Minuten bei ca. 1250 °C erwärmt und anschließend von 95 mm auf 4 mm zu einem bandför migen Werkstoffverbund ( ) warmgewalzt. Durch die Erwärmung und das Warmwalzen wurde das Vorprodukt (1) eine Kombination der Prozesse Kompaktieren, Sintern und Verdichten beim Warmwalzen respektive Warmwalzplattieren unterzogen und es entstand einerseits eine kom- pakte, dichte pulvermetallurgische Schicht (4‘) aus einem ehemaligen metallischen Pulver (4) und andererseits entstand eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den in Kontakt stehenden Schichten (2‘, 3‘, 4‘, 6‘). Die Verbundbildung wurde ebenso durch eine Ultraschallprüfung be stätigt. Einen exemplarischen metallographischen Schliff zeigt Figur 5. Die Darstellung ist ein Auszug aus einem Lichtmikroskop eines 4 mm dicken Werkstoffverbundes ( ) mit einer 25 fachen Ver größerung. Bei näherer Betrachtung sind die einzelnen Schichten (2‘, 3‘, 4‘, 6‘) des Werkstoff verbundes (G) aus der vorausgegangenen Schutzschicht (3), des Pulvers (4), der Trägerschicht (2) und der weiteren Schicht (6) gut zu erkennen. Auch wurde der Härteverlauf über die Ge- samtdicke des Werkstoffverbundes ( ) gemessen, s. Figur 6. Die Härtemessung erfolgte nach DIN EN ISO 6507-1. Aufgrund der Bestandteile des eisenbasierten Pulvers (4) konnte eine pul vermetallurgische Schicht (4‘) durch Temperatur und Druck erzeugt werden, in welcher sich ei ne Härte von bis zu 800 HV einstellte. Die Übergangsbereiche zwischen den Schichten (2‘, 3‘) und der pulvermetallurgischen Schicht (4‘) sind strichliniert in Figur 6 dargestellt. Bisherige technische Grenzen für Bänder, Platten oder Bleche bis ca. 650 HV können mit dem erfindungs gemäßen Verfahren überwunden werden. Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt, sondern die einzelnen Merkmale sind beliebig miteinander kombinierbar, sofern dies technisch möglich ist.