B. Denkena et al.: Einfluss der Eigenspannungen auf die Adhäsion von CrAlN-Beschichtungen HTM J. Heat Treatm. Mat. 75 (2020) 3 (formerly HTM Z. Werkst. Wärmebeh. Fertigung) 163 B. Denkena, B. Breidenstein, H. Lucas, M. Keitel, W. Tillmann, D. Stangier Influence of Residual Stresses in heat-treated High- Speed Steels on the Adhesion of CrAlN Coatings Einfluss der Eigenspannungen auf die Adhäsion von CrAlN-Beschichtungen bei wärmebehandelten Schnellarbeitsstählen Abstract/Kurzfassung e influence of different mechanical and chemical pre-treat- ments for heat-treated AISI M3:2 tool steel (~ DIN S 6-5-3) on the coating adhesion of a CrAlN coating is investigated. Sur- face topography and residual stresses before and aſter the PVD coating process are examined. Nitriding and grinding with toric grinding pins results in compressive residual stress- es in the subsurface, whereas polishing leads to tensile stress- es. Aſter the deposition process a decrease of the residual stresses in the substrate material is observed, whereas the stresses in the nitrided surface are not affected. e resulting residual stresses and roughness profiles are correlated with the adhesion of the PVD coating showing a clear dependency on the substrate pre-treatments. Additionally, interactions be- tween the residual stresses in the subsurface and the resulting stress gradient in the PVD coating could be determined by depth profiles. Based on these findings an optimized grinding process can therefore make the additional process step of ni- triding obsolete and can provide an improved coating adhe- sion for an enhanced wear resistance. n Keywords: Residual stresses, PVD-coating, coating adhesion, mechanical pre- treatment, surface integrity, heat-treated, high-speed steel Der Einfluss unterschiedlicher mechanischer und chemischer Vorbehandlungen auf die Schichthaſtung von CrAlN-Be- schichtungen wurde in Kombination mit vergütetem AISI M3:2 (~ DIN S 6-5-3) untersucht. Hierzu wurden die Oberflächentopographie sowie die Eigenspannungen vor und nach dem PVD-Beschichtungsprozess analysiert. Das Nitrie- ren und Schleifen mit torischen Schleifwerkzeugen führte zu Druckeigenspannungen in der Randzone des Substrats, wo- hingegen das Polieren in geringen Zugeigenspannungen resul- tierte. Nach dem Beschichtungsprozess wurde mit Ausnahme der nitrierten Probe eine Abnahme der Druckeigenspannun- gen im Substrat beobachtet. Die Rauheitsprofile und die resul- tierenden Eigenspannungen korrelierten mit der Haſtung der PVD-Beschichtungen und zeigten somit eine direkte Abhän- gigkeit von der mechanischen Vorbehandlung des Substrats. Weiterhin konnten Zusammenhängen zwischen den oberflä- chennahen Eigenspannungen im Substrat und den Eigenspan- nungsgradienten in der PVD-Beschichtung durch Eigenspan- nungstiefenprofile abgeleitet werden. Basierend auf diesen Erkenntnissen kann ein optimierter Schleifprozess den zu- sätzlichen Prozessschritt des Nitrierens substituieren und eine verbesserte Schichthaſtung gewährleisten. n Schlüsselwörter: Eigenspannungen, PVD-Beschichtung, Schichthaſtung, mechanische Vorbehandlung, Oberflächenintegrität, wärmebehandelt, Schnell- arbeitsstahl Authors/Autoren: Prof. Dr.-Ing. Bernd Denkena, apl. Prof. Dr. rer. nat. habil. Bernd Breidenstein, Dipl.-Ing. Henning Lucas, M.Sc. Michael Keitel, Institute for Production Engineering and Machine Tools, Leibniz University Hannover, 30823 Garbsen, An der Universität 2, Germany, keitel@ifw.uni-hannover.de (corresponding author / Kontakt) Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirt. Ing. Wolfgang Tillmann, Dipl.-Ing. Dominic Stangier, Institute of Materials Engineering, TU Dortmund University, 44227 Dortmund, Leonhard-Euler-Straße 2, Germany HOW TO CITE THIS ARTICLE: B. Denkena et al.: Influence of Residual Stresses in heat-treated High-Speed Steels on the Adhesion of CrAlN Coatings. HTM J. Heat Treatm. Mat. 75 (2020) 3, pp. 163-176, DOI:10.3139/105.110413