Einfluss der Wärmebehandlung auf die Korrosionsbeständigkeit von Schneidwaren* Translated title: Influence of Heat Treatment on the Corrosion Resistance of Cutlery

Kurzfassung

Härte und Korrosionsbeständigkeit sind die wichtigsten Qualitätsmerkmale von Schneidwaren. Diese werden nur durch eine optimal durchgeführte Wärmebehandlung des martensitischen nichtrostenden Stahls 1.4116 (X50CrMoV15) erreicht. In der industriellen Fertigung wird die Korrosionsbeständigkeit von Schneidwaren durch Wechseltauchversuche überprüft, die herstellerübergreifend eine große Schwankung der Korrosionsbeständigkeit belegen. In den letzten Jahren wurden neue elektrochemische Untersuchungsmethoden für die Werkstoffgruppe der martensitischen nichtrostenden Stähle entwickelt, welche die geringe Lochkorrosionsbeständigkeit von Schneidwaren auf das Phänomen der Chromverarmung zurückführen. Derzeit wird in der wissenschaftlichen und in der industriellen Gemeinschaft der Schritt des Anlassens als Hauptursache der Chromverarmung angesehen. Bei Schneidwaren sind die Anlasstemperaturen aber zu gering, um die auftretende Chromverarmung zu erklären. Aus diesem Grund wurden drei verschiedene Wärmebehandlungsparameter (Austenitisierungsdauer, Abkühlgeschwindigkeit und Anlasstemperatur) systematisch untersucht, um deren Beitrag zur Chromverarmung darzustellen. Dazu wurde die Untersuchungsmethode der elektrochemisch potentiodynamischen Reaktivierung (EPR) eingesetzt, die sehr sensibel auf Veränderungen im Gefüge reagiert und den Grad an Chromverarmung ermittelt. Außerdem wurden KorroPad-Prüfungen durchgeführt und kritische Lochkorrosionspotentiale ermittelt, um den Zusammenhang zwischen Chromverarmung und Lochkorrosionsbeständigkeit herzustellen. Die Ergebnisse aller Untersuchungen verdeutlichen, wie eng das Prozessfenster ist, in dem Schneidwaren mit hoher Korrosionsbeständigkeit hergestellt werden können.

Abstract

Hardness and corrosion resistance are the major quality criteria of cutlery, which are achieved by applying an optimal heat treatment on the traditionally used martensitic stainless steel 1.4116 (X50CrMoV15). The established quality control method for the corrosion resistance of cutlery is an elaborate alternating immersion test showing a high deviation independent on the manufacturer. In the last years new approaches for corrosion testing of martensitic stainless steels were developed to connect the weak pitting corrosion resistance with the phenomenon of chromium depletion. Currently the scientific and the industrial community assume that the main cause of chromium depletion is the step of annealing. In case of cutlery the tempering temperatures are too low to explain the appearance of chromium depletion. For this reason a systematic investigation of three different heat treatment parameters (duration of austenitization, cooling speed and tempering temperature) were performed to detect their contribution to chromium depletion. The method of electrochemical potentiodynamic reactivation (EPR), which is very sensitive to any change of the microstructure, was used to quantify the degree of chromium depletion. The KorroPad-test and the determination of critical pitting potentials were used to link the chromium depletion with the pitting corrosion resistance. The results of all investigations show a very small process window, which allows the production of cutlery with high corrosion resistance.