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© KOHLER 2023HANS KOHLER AG, Claridenstrasse 20, Postfach, CH-8022 Zürich, Telefon 044 207 11 11, Fax 044 207 11 10 1193.4.6 DuplexstähleEigenschaften:Duplexstähle haben viele der positiven Eigenschaften ferritischer und austenitischer Stähle in sich vereint. Durch den hohen Cr- und Mo-Gehalt weisen diese Stähle eine hohe Beständigkeit gegen Loch- und Spaltkorrosion in Schwefelwasserstoffhaltigen Medien (z.B. Luftraum in Jauchebehältern) auf. Zudem weisen sie eine hohe mechanische Festigkeit sowie eine hohe Beständigkeit gegen Korrosionsermüdung, Erosion und Verschleiss auf. Im Vergleich mit austenitischen Stählen weisen Duplexstähle eine gute Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion auf.Duplexstähle sind anfällig für intermetallische Ausscheidungen. Im Bereich von 350–525°C muss mit der 475°CVersprödung gerechnet werden, während sich die Sigmaphase im Bereich von 700–975°C bilden kann. Bei normalen Schweiss- und Wärmebehandlungsvorgängen bestehtjedoch keine Versprödungsgefahr. Diese Stähle dürfen nicht über längere Zeit Temperaturen oberhalb 250°C ausgesetzt werden.Anwendungen:Diese Stähle werden eingesetzt, wenn gute mechanische Eigenschaften in Kombination mit guten Korrosionseigenschaften gefordert werden, wie z.B. für Pumpenwellen, Maschinenteile, Offshore-Technik, Bauindustrie und Meerwasser-Entsalzung.3.4.7 Zusammenfassung diverser EigenschaftenGefüge härtbar magnetisierbar schweissbarferritisch – ja jamartensitisch ja ja 3)austenitisch 1) 2) jasuperaustenitisch – – jaDuplex – ja ja1) nur über Kaltverformung möglich2) kann bei starker Kaltverformung leicht magnetischwerden3) nur mit speziellen Massnahmen3.4.8 hitzebeständige StähleEigenschaften:– gutes Oxidationsverhalten, speziell bei zyklischenLastbedingungen– hohe Verzunderungstemperatur– relativ hohe Dehngrenze und Zugfestigkeit beihöheren Temperaturen– hohe Zeitdehngrenze und Zeitstandfestigkeit– gute Gefügestabilität– gute Beständigkeit gegen Hochtemperaturkorrosion und Hochtemperaturerosion in mässig aggressiven AtmosphärenDie meisten Hochtemperaturlegierungen neigen nach der Erwärmung auf Temperaturen von 550–850°C bei Raumtemperatur zur Versprödung. Die Ursache dafür ist das Ausscheiden von intermediären Phasen, wie Sigma-, Chi- und Lavesphasen. Um die Bildung dieser Phasen zu reduzieren, werden die Hochtemperatur-Legierungen von Outokumpu (153 MA, 253 MA, 353 MA) mit Silizium, Stickstoff und Cer legiert. Beim Einsatz in hohen Temperaturen und im Kontakt mitheissen Gasen bildet sich eine dichte Oxidschicht an der Stahloberfläche. Die dichte Beschaffenheit ist besonderswichtig, damit die Oxidationsschicht gut haftet und eine weitere Oxidation verhindert wird.Neben Cr und Ni werden diese neuen Werkstoffe mit Si, N und C legiert und zusätzlich mit geringen Mengen von seltenen Erden mikrolegiert. Dies führt zu einer beträchtlichen Steigerung der Oxidationsbeständigkeit, besonders unter zyklischen Lastbedingungen, sowie einer hohen Dauerdehngrenze und einer guten Schweissbarkeit. Aufgrund ihrer Zusammensetzung sind diese Werkstoffe in der Wärmeeinflusszone sowie im Schweissgut auf Warmrisse nicht empfindlich.Infolge der besonderen Einsatzbedingungen müssen bei hitzebeständigen Stählen folgende Schädigungsmechanismen berücksichtigt werden:SchwefelangriffeS und S-Verbindungen sind oft in Rauchgasen sowie in verschiedenen Prozessgasen vorhanden und greifen hitzebeständige Legierungen an. In oxidierenden Umgebungen steigert ein hoher Cr- und Si-Gehalt die Beständigkeit einer Legierung gegen S-Angriffe. In reduzierender Atmosphäre, wo sich keine schützende Oxidschicht bilden kann, müssen Werkstoffe mit hohem Nickelgehalt vermieden werden. Dies gilt besonders für Legierungen mit einem Ni-Gehalt von >50% und einem Cr-Gehalt <20%. Bei Ni-haltigen Legierungen steigert ein Cr-Gehalt >25% die Beständigkeit gegen S-Angriffe.KohlenstoffaufnahmeIn kleinen Mengen können C sowie N die mechanischen Eigenschaften eines Werkstoffes verbessern. Eine übermässige Aufnahme dieser Elemente führt jedoch zu einer Verminderung der Oxidationsbeständigkeit und einer Versprödung des Werkstoffes. Dies ist auf die Ausscheidung von Cr-Karbiden und / oder Cr-Nitriden an den Korngrenzen zurückzuführen. Die daraus resultierende Cr-Verarmung des Gefüges verringert die Fähigkeit, die beschädigte Oxidschicht eines Werkstoffes zu regenerieren. Hitzebeständige Werkstoffe werden dadurch anfälliger auf die Einwirkungen von aggressiven Substanzen, speziell in wechselnd aufkohlenden und oxidierenden Atmosphären. Aufkohlungen können in Öfen bei der Wärmebehandlung von Werkstücken erfolgen, wenn diese mit Ölrückständen behaftet sind.StickstoffaufnahmeDie Gefahr einer N-Aufnahme ist besonders gross bei Öfen, die mit O2-freien Schutzgasen (Ammoniakspaltgas oder N2/H2-Gemisch) bei hohen Temperaturen arbeiten. Durch Erhöhen des Ni-Gehaltes kann die Beständigkeit eines Werkstoffes gegen C- und N-Aufnahme verbessert werden. Der gleiche Effekt lässt sich aber auch durch Zugabe starker Oxidbildner wie Cr, Si und Al erzielen.NasskorrosionHitzebeständige Stähle sind aufgrund ihrer Zusammensetzung nur gegen Heissgaskorrosion beständig. Unter nass-chemischen Bedingungen neigen sie zu Sensibilisierung und interkristalliner Korrosion.Anwendungen:Die Gruppe der Hochtemperaturlegierungen umfasst Mo-freie Werkstoffe, die vorwiegend in gasförmigen Medien bei hohen Temperaturen eingesetzt werden, wie z.B. Ofenroste, Abgasleitungen, Chargiereinrichtungen, Hochtemperatur-Wärmetauscher.3.4.9 korrosionsbeständige Stähle mit verbesserterZerspanbarkeit (s. Kapitel 3.3.9 und 5.3.4.)Korrosionsbeständige Edelstähle