Zusammenhang zwischen Konstitution und Wärmebehandelbarkeit hochfester austenitischer Stähle : Herrn Dr.mont. Bernd Edenhofer zum 65. Geburtstag gewidmet

Kurzfassung

Nichtrostende austenitische Stähle wie X40CrMnN18-18 mit ≈ 0,6 Masse-% Stickstoff erreichen eine hohe Streckgrenze und Kaltverfestigung, neigen aber in dickeren Bauteilen zu unerwünschten Karbid- oder Nitridausscheidungen beim Abschrecken von Lösungsglühtemperatur. Durch Berechnung eines optimalen Verhältnisses (C/N) _op gelingt es, das Phasenfeld des homogenen Austenits zu tieferer Temperatur T _op zu erweitern, wodurch die Ausscheidung in einen kälteren Bereich verschoben und damit verzögert wird. Durch Zusatz von Kupfer steigt T _op deutlich an, während Molybdän diese Temperatur kaum beeinflusst. Seinem Gehalt sind aber Grenzen durch die Stabilisierung der σ-Phase gesetzt. Von 0,85 Masse-% (C+N) bis 1,07 Masse-% (C+N) nimmt die 0,2 % Dehngrenze von 561 MPa auf 604 MPa zu und die wahre Bruchspannung von 2020 MPa auf 2545 MPa bei einer Bruchdehnung von 67% bis 74%. Die Berechnung der Konstitution legt nahe, wegen möglicher Ausscheidungen beim Abschrecken den (C+N)-Gehalt und damit die erzielbare Festigkeit zu senken, wenn die Bauteildicke steigt.

Abstract

Stainless austenitic steels as X40CrMnN18-18 with 0.6 mass-% nitrogen reach a high yield strength and cold work hardening, but tend to precipitate harmful carbides or nitrides during quenching from solution anneal temperature. The calculation of an optimal ratio (C/N) _op affords to extend the phase field of homogenous austenite to a lower temperature T _op, which shifts the precipitation to a cooler regime and retards it. The addition of copper distinctly raises T _op, while molybdenum hardly changes it. The Mo content is restricted, though, because it stabilises the σ-phase. Between 0.85 mass-% (C+N) and 1.07 mass-% (C+N) the 0.2 % proof strength is raised from 561 MPa to 604 MPa and the true fracture strength from 2020 MPa to 2545 MPa at a fracture elongation between 67% and 74%. The calculated constitution recommends a reduction of the (C+N) content, i.e. strength, as the work piece becomes thicker.