DieHitzebeständigkeit (Beständigkeit gegen Gase oder Dämpfe bei hohen Temperaturen) ist die wichtigste Eigenschaft hitzebeständiger Stähle. In der Regel müssen hitzebeständige Stähle auch hitzebeständig sein, d . h. sie müssen dem Kriechen - einer allmählichen Verformung, die bei konstanter Belastung mit der Zeit zunimmt und zum Versagen führt - bei hoher Temperatur für eine bestimmte Zeit widerstehen.

Härtung von hitzebeständigen Stählen

Zu den Härtephasen gehören neben den Chromkarbiden auch Vanadium-, Molybdän- und Wolframkarbide sowie intermetallische Verbindungen. Chromkarbide sowie intermetallische Verbindungen vom Typ AgB (mit Eisen und Chrom als Elemente A und Molybdän, Wolfram, Niob, Titan als Elemente B) oder Verbindungen (Ti, Al). Die feuerfesten Elemente Molybdän, Wolfram, Niob und Tantal, die dem feuerfesten Stahl zugesetzt werden, haben eine stabilisierende Wirkung, da sie die Rekristallisationstemperatur erhöhen und die Diffusionsprozesse abschwächen. Ihre Wirkung wird verstärkt, wenn mehr als ein diffusionsschwächendes Element zugesetzt wird. Aus diesem Grund werden warmfeste Stähle in der Regel mit mehreren Elementen legiert.

Arten von hitzebeständigen Stählen

Diffusionsaustauschprozesse können auch beeinträchtigt werden, wenn der Stahl keine polymorphe Umwandlung erfährt. Deshalb werden oft rein ferritische oder austenitische Stähle, die komplex legiert sind, als hitzebeständige Stähle verwendet. Ferritische Stähle wurden bis vor kurzem nur als hitzebeständige Stähle verwendet. In jüngster Zeit wurden jedoch ferritische Güten wie 12X2MV8FB (EP503), die mit intermetallischen FeW-Partikeln gehärtet sind, entwickelt und erfolgreich eingeführt. Austenitische Stähle enthalten 12-20% Cr und zeichnen sich durch eine wesentlich höhere Hitzebeständigkeit aus. Austenitische Stähle mit 7-30% Ni als austenitisches Element sind besonders weit verbreitet. Nickel selbst ist ein korrosionsbeständiges Metall und erhöht die Korrosionsbeständigkeit von Stählen in Salz- und Laugenlösungen sowie in schwach saurem Milieu. Mit einem Anteil von bis zu 20-30 % erhöht es die Wärmebeständigkeit von Eisen-Chrom-Legierungen. Die hohen Kosten von Nickel werden in einigen hitzebeständigen Stählen teilweise oder vollständig durch ein anderes austenitisches Element ersetzt - Mangan. Seine Wirkung als austenitisches Element ist viel schwächer, vor allem bei hohem Chromgehalt, so dass es ratsam ist, eine kleine Menge Nickel (2-4%) oder Stickstoff zusammen mit Mn zuzusetzen. Kohlenstoffzusätze mit Vanadium, Molybdän, Wolfram, Niob und Stickstoff werden für eine hohe Wärmebeständigkeit empfohlen.

Interkristalline Korrosion

Die hitzebeständigen Chrom-Nickel-, Chrom-Nickel-Mangan- und Chrom-Mangan-Stähle sind gut beständig gegen allgemeine Korrosion, aber empfindlich gegen interkristalline Korrosion, insbesondere nach langsamer Abkühlung im Temperaturbereich von 500-850°C. Dies wird durch die Freisetzung von Chromkarbiden bei diesen Temperaturen an den Korngrenzen erklärt. In Elektrolytlösungen bilden die Karbide galvanische Paare mit den kohlenstoffverarmten Kornbereichen. Die Gefügeheterogenität führt zu einer stärkeren Korrosion der Korngrenzen. Die austenitischen Stähle werden unempfindlich gegen interkristalline Korrosion, wenn ihr Kohlenstoffgehalt unter der Austenitlöslichkeitsgrenze bei Raumtemperatur liegt, d . h. unter 0,02-0,03 %.

Herstellung

Es ist schwierig, hitzebeständige Stähle mit einem so niedrigen Kohlenstoffgehalt in Elektrolichtbogenöfen zu erschmelzen. Daher wird beim Schmelzen korrosionsbeständiger austenitischer Stähle die Obergrenze des Kohlenstoffgehalts in der Regel auf 0,08-0,12 % festgelegt, und eine weitere Verringerung der Kohlenstoffkonzentration in der Lösung wird durch Zugabe von Zusätzen starker karbidbildender Elemente - Titan oder Niob - erreicht. Die Menge des zugesetzten Titans richtet sich nach dem Kohlenstoffgehalt, und für eine hinreichend vollständige Kohlenstoffbindung muss die Menge des Titans mindestens das Fünffache der Menge des Kohlenstoffs betragen. Der hohe Chrom- und Titangehalt in dieser Stahlsorte führt zu einer starken Oxidation des Metalls während des Gießens, was zu einer Kruste aus Titanoxiden und -nitriden auf der Metalloberfläche in der Form führt. Krustenumkehrungen während des Füllens der Form führen zu zahlreichen Oberflächenfehlern von hitzebeständigen Stahlblöcken, die eine vollständige Entgratung des Blocks bis zu einer Tiefe von 10-20 mm erzwingen.
Die im Blockkörper verbleibenden Anhäufungen von Nitriden und Oxiden bilden eine marginale oder allgemeine Heterogenität des Makrogefüges, die sogenannte Titanporosität. Der Grad der Entwicklung dieses Fehlers in feuerfestem Stahl nimmt mit steigendem Titangehalt im Metall zu.

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