Improvement of fracture toughness and tensile ductility of massive rings made of 18 % nickel maraging steel Translated title: Verbesserung der Bruchzähigkeit und Duktilität massiver Ringe aus 18%-Nickel-Maraging-Stahl

Abstract

Massive rings of 18% nickel maraging steel produced using the ring rolling process do not consistently attain high fracture toughness (K _Ic) and tensile ductility values. Due to large section sizes involved, it becomes difficult to suppress precipitation of carbonitride particles and prevent thermal embrittlement. The conventional heat treatment of solutioning at 820 °C followed by aging at 480 °C is not effective in undoing this embrittlement. Different multi-stage solution treatments were designed and tried out to improve the mechanical properties. A two-stage (950 °C + 820 °C)/three-stage (950 °C + 950 °C + 820 °C) solution treatment, depending on the section size, proved to be effective. This treatment leads to recrystallisation of the as-hot-worked microstructure and a fine grain size; it is believed that a delinking of grain boundaries and carbonitrides occurs simultaneously. The observed improvement of fracture toughness and tensile ductility can thus be explained.

Kurzfassung

Durch den Ringwalzprozess hergestellte massive Ringe aus 18%-Nickel-Maraging-Stahl erreichen nicht immer hohe Bruchzähigkeits- und Duktilitätswerte. Wegen der großen Abmessungen ist es schwierig, die Ausscheidung von Carbonitrid-Teilchen zu unterdrücken und die damit verbundene thermische Versprödung zu vermeiden. Die konventionelle Wärmebehandlung – Lösungsglühung bei 820°C mit anschließender Auslagerung bei 480°C – reicht nicht aus, diese Versprödung zu beseitigen. Verschiedene mehrstufige Lösungsglühbehandlungen wurden entworfen und ausprobiert, um die mechanischen Eigenschaften zu verbessern. Je nach Abmessung war eine zweistufige (950 °C + 820 °C) oder dreistufige (950 °C + 950 °C + 820 °C) Lösungsglühung wirksam. Diese Behandlung bewirkt eine Rekristallisation des heißgeschmiedeten Mikrogefüges und eine kleine Korngröße. Es wird angenommen, dass es gleichzeitig zu einer Entkoppelung von Korngrenzen und Carbonitriden kommt. Auf diese Weise kann die beobachtete Verbesserung der Bruchzähigkeits- und Duktilitätswerte erklärt werden.