Beim Duplex-Edelstahlguss handelt es sich um den Prozess der Herstellung komplexer Komponenten aus Duplex-Edelstahllegierungen, die sowohl austenitische als auch ferritische Strukturen kombinieren.
Die einzigartigen Eigenschaften von Duplex-Edelstahl machen ihn zu einem unschätzbar wertvollen Material in der modernen Fertigung, insbesondere in Branchen, die eine hohe Festigkeit erfordern, Korrosionsbeständigkeit, und Haltbarkeit.
Seine zweiphasige Mikrostruktur bietet eine Ausgewogenheit von Eigenschaften, die mit anderen Materialien nur schwer zu erreichen sind, Dies macht es zu einer bevorzugten Wahl für eine Vielzahl von Anwendungen.
In diesem Blog, Wir werden die Feinheiten des Duplex-Edelstahlgusses erkunden, seine Eigenschaften, der Gießvorgang, und wie es in verschiedenen Branchen angewendet wird.
1. Was ist Duplex-Edelstahl??
Zweiphasenstruktur
Duplex-Edelstahl ist nach seiner einzigartigen Zweiphasenstruktur benannt, welches austenitische und ferritische Körner kombiniert.
Die Austenitphase ist für ihre hervorragende Korrosionsbeständigkeit bekannt, während die Ferritphase für erhöhte Festigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Spannungsrisskorrosion sorgt.
Durch diese Struktur ist Duplex-Edelstahl besonders für raue Umgebungen geeignet, wo sowohl Festigkeit als auch Korrosionsbeständigkeit entscheidend sind.
Typische chemische Zusammensetzungen von Duplex-Edelstählen
| Grad | UNS-Nummer | Kohlenstoff (C) | Mangan (Mn) | Silizium (Und) | Phosphor (P) | Schwefel (S) | Chrom (Cr) | Nickel (In) | Molybdän (Mo) | Stickstoff (N) | Andere |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2205 | S31803/S32205 | ≤ 0.030 | ≤ 2.00 | ≤ 1.00 | ≤ 0.030 | ≤ 0.020 | 21.5 – 23.5 | 4.5 – 6.5 | 2.5 – 3.5 | 0.14 – 0.22 | – |
| 2507 | S32750 | ≤ 0.030 | ≤ 2.00 | ≤ 1.00 | ≤ 0.030 | ≤ 0.020 | 25 – 27 | 3.5 – 4.5 | 3.5 – 4.5 | 0.25 – 0.35 | – |
| 2304 | S32304 | ≤ 0.030 | ≤ 2.00 | ≤ 1.00 | ≤ 0.030 | ≤ 0.020 | 22 – 23 | 1.5 – 2.5 | 1.5 – 2.5 | 0.10 – 0.20 | – |
| 2101 | S32101 | ≤ 0.030 | ≤ 1.50 | ≤ 1.00 | ≤ 0.030 | ≤ 0.020 | 19 – 21 | 0.8 – 1.2 | 0.3 – 0.7 | 0.08 – 0.12 | – |
| 2707H | S32707 | ≤ 0.030 | ≤ 2.00 | ≤ 1.00 | ≤ 0.030 | ≤ 0.020 | 26 – 28 | 4.0 – 5.0 | 3.5 – 4.5 | 0.25 – 0.35 | – |
| 2825 | S32825 | ≤ 0.030 | ≤ 2.00 | ≤ 1.00 | ≤ 0.030 | ≤ 0.020 | 24 – 26 | 4.0 – 5.0 | 3.0 – 4.0 | 0.20 – 0.30 | – |
| 32760 | S32760 | ≤ 0.030 | ≤ 2.00 | ≤ 1.00 | ≤ 0.030 | ≤ 0.020 | 24 – 26 | 6.0 – 7.0 | 3.5 – 4.5 | 0.20 – 0.30 | Cu: 0.5 – 1.5% |
| 329J4L | S32948 | ≤ 0.020 | ≤ 2.00 | ≤ 1.00 | ≤ 0.030 | ≤ 0.020 | 22 – 24 | 3.0 – 4.5 | 3.0 – 4.0 | 0.20 – 0.30 | W: 0.5 – 1.5% |
Gleichwertige Note
Standard-Duplex-Edelstahl (z.B., 2205)
- UNS: S31803 / S32205
- astm/aisi: 2205
- IN: 1.4462
- ER: SUS329J3L
- AFNOR: Z3 CND 22-05 Der
Super-Duplex-Edelstahl (z.B., 2507)
- UNS: S32750 / S32760
- astm/aisi: 2507
- IN: 1.4410
- ER: SUS329J4L
- AFNOR: Z3 CN 25-06 Der
2. Duplex-Edelstahlgussverfahren
Was ist Casting??
Beim Gießen handelt es sich um einen Herstellungsprozess, bei dem geschmolzenes Metall in eine Form gegossen und erstarren gelassen wird. Zu den grundlegenden Schritten gehören::
- Schmelzen: Der Duplex-Edelstahl wird in einem Ofen geschmolzen.
- Gießen: Das geschmolzene Metall wird in eine vorbereitete Form gegossen.
- Erstarrung: Das Metall kühlt ab und verfestigt sich in der Form, die Form der Form annehmen.
- Abschluss: Das Gussteil wird aus der Form entnommen und Endbearbeitungen wie Schleifen unterzogen, Bearbeitung, und Wärmebehandlung.
Besondere Anforderungen für Duplex-Edelstahlguss
Das Gießen von Duplex-Edelstahl stellt einzigartige Herausforderungen dar:
- Aufrechterhaltung der Phasenbalance: Die Kontrolle der Abkühlgeschwindigkeit und -temperatur ist entscheidend für die Aufrechterhaltung des richtigen Gleichgewichts zwischen der austenitischen und der ferritischen Phase.
- Phasentrennung vermeiden: Durch schnelles Abkühlen kann es zur Bildung unerwünschter Phasen kommen, wie die Sigma-Phase, was die Duktilität und Zähigkeit verringern kann.
- Kontrolle der Mikrostruktur: Um die gewünschte Mikrostruktur und die gewünschten mechanischen Eigenschaften zu erreichen, ist eine präzise Kontrolle der Gussparameter erforderlich.
Gängige Casting-Methoden
| Verfahren | Beschreibung | Vorteile |
|---|---|---|
| Feinguss | Ideal für die Herstellung komplexer und präziser Teile mit glatten Oberflächen. | Hohe Präzision, glatte Oberfläche, geeignet für komplizierte Designs. |
| Sandguss | Geeignet für größere Teile und komplexere Geometrien, Wird häufig für Prototypen und kleine Produktionsserien verwendet. | Kostengünstig für kleine bis mittlere Produktionsläufe, Flexibilität im Design. |
| Druckguss | Seltener bei Duplex-Edelstahl, kann aber für die Massenproduktion kleinerer Stähle verwendet werden, einfachere Teile. | Hohe Produktionsgeschwindigkeit, gleichbleibende Qualität, kostengünstig für große Mengen. |
Vorteile des Gusses von Duplex-Edelstahl
- Komplexe Geometrien: Der Gussprozess ermöglicht die Schaffung komplizierter und detaillierter Formen, die oft schwer oder gar nicht zu bearbeiten sind.
- Kostengünstig: Für große Produktionsserien, Das Gießen reduziert die Herstellungskosten bei gleichbleibender Qualität.
- Hohe Präzision: Das Gießen von Duplex-Edelstahl ermöglicht die Herstellung von Bauteilen mit präzisen Abmessungen, Minimierung der Notwendigkeit einer umfangreichen Nachbearbeitung.
3. Haupteigenschaften von Duplex-Edelstahl
Duplex-Edelstähle sind eine Familie von Edelstähle die die mikrostrukturellen Merkmale ferritischer und austenitischer Edelstähle vereinen.
Diese einzigartige Kombination bietet eine Ausgewogenheit von Eigenschaften, die Duplex-Edelstahl für eine Vielzahl von Anwendungen äußerst attraktiv machen,
insbesondere in Umgebungen mit hoher Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, und Zähigkeit sind gefragt.
Chemische Eigenschaften
Korrosionsbeständigkeit
- Beständigkeit gegen Lochfraß und Spaltkorrosion: Duplex-Edelstähle weisen eine hervorragende Beständigkeit gegen Lochfraß und Spaltkorrosion auf, Dies sind häufige Probleme in chloridhaltigen Umgebungen.
Dies ist auf ihren höheren Chrom- und Molybdängehalt im Vergleich zu standardmäßigen austenitischen Edelstählen zurückzuführen. - Spannungsrisskorrosion (SCC) Widerstand: Duplex-Edelstähle weisen eine hervorragende Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion auf, insbesondere in Chloridumgebungen.
Diese Eigenschaft ist bei Anwendungen mit Hitze von entscheidender Bedeutung, Salzlösungen, wie sie beispielsweise auf Offshore-Öl- und Gasplattformen zu finden sind. - Allgemeine Korrosionsbeständigkeit: Die ausgewogene Mikrostruktur von Duplex-Edelstählen sorgt für eine gute allgemeine Korrosionsbeständigkeit,
Dadurch sind sie für eine Vielzahl korrosiver Medien geeignet, einschließlich Säuren und Laugen.
Interkristalline Korrosion
- Niedriger Kohlenstoffgehalt: Duplex-Edelstähle haben typischerweise einen niedrigen Kohlenstoffgehalt, Dadurch wird das Risiko einer interkristallinen Korrosion minimiert.
Dies wird erreicht, indem der Kohlenstoffgehalt auf darunter liegende Werte kontrolliert wird 0.03%, Dies hilft, die Bildung von Chromkarbiden an Korngrenzen zu verhindern.
Schweißbarkeit
- Schweißeigenschaften: Trotz ihrer hohen Festigkeit, Duplex-Edelstähle können mit herkömmlichen Techniken geschweißt werden.
Jedoch, Es muss darauf geachtet werden, den Wärmeeintrag und die Abkühlgeschwindigkeit zu kontrollieren, um die Bildung unerwünschter Phasen zu vermeiden,
wie die Sigma-Phase, was die Duktilität und Zähigkeit verringern kann.
Umweltstabilität
- Chloridumgebungen: Duplex-Edelstähle eignen sich besonders gut für chloridreiche Umgebungen,
wie Meerwasser und Salzlake, Dort bieten sie eine hervorragende Beständigkeit gegen chloridinduzierte Korrosion.
Physikalische Eigenschaften
Dichte
- Wert: Etwa 7.8 g/cm³
- Bedeutung: Die Dichte von Duplex-Edelstählen ähnelt der anderer Edelstähle, Dadurch eignen sie sich für Anwendungen, bei denen das Gewicht kein entscheidender Faktor ist.
Jedoch, Ihr hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht bietet in bestimmten Anwendungen dennoch Vorteile.
Mechanische Eigenschaften
- Streckgrenze: Duplex-Edelstähle haben eine Streckgrenze, die typischerweise doppelt so hoch ist wie die von austenitischen Edelstählen.
Zum Beispiel, die Streckgrenze von 2205 Duplex-Edelstahl kann reichen von 450 Zu 750 MPa. - Zugfestigkeit: Auch die Zugfestigkeit von Duplex-Edelstählen ist höher als die von austenitischen Edelstählen, oft im Bereich von 550 Zu 850 MPa.
- Verlängerung: Trotz ihrer hohen Festigkeit, Duplex-Edelstähle behalten eine angemessene Dehnung bei, normalerweise in der Nähe 25-30%, was eine gute Duktilität und Formbarkeit bietet.
- Schlagzähigkeit: Duplex-Edelstähle weisen eine hervorragende Schlagzähigkeit auf, auch bei niedrigen Temperaturen, wodurch sie für kryogene Anwendungen geeignet sind.
Thermische Eigenschaften
- Wärmeleitfähigkeit: Duplex-Edelstähle haben eine höhere Wärmeleitfähigkeit als austenitische Edelstähle, die reichen können von 15 Zu 30 W/m·K.
Diese Eigenschaft ist bei Anwendungen von Vorteil, bei denen eine effiziente Wärmeübertragung erforderlich ist. - Wärmeausdehnung: Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Duplex-Edelstählen ist niedriger als der von austenitischen Edelstählen, normalerweise in der Nähe 10.5 Zu 12.5 µm/m·°C.
Diese Eigenschaft reduziert thermische Spannungen und Verformungen bei Hochtemperaturanwendungen.
Elektrische Eigenschaften
- Elektrischer Widerstand: Der elektrische Widerstand von Duplex-Edelstahl ist höher als der von Kohlenstoffstahl, aber niedriger als der von austenitischem Edelstahl.
Sie reicht typischerweise von 70 Zu 80 µΩ·cm, was ihre Eignung für elektrische Anwendungen beeinträchtigt.
Magnetische Eigenschaften
- Ferromagnetisches Verhalten: Im Gegensatz zu austenitischen Edelstählen, Duplex-Edelstähle sind aufgrund ihrer ferritischen Phase ferromagnetisch.
Diese Eigenschaft kann in bestimmten Anwendungen von Vorteil sein, wie magnetische Trennverfahren, In anderen Fällen, in denen nichtmagnetische Materialien erforderlich sind, kann dies jedoch ein Nachteil sein.
| Eigentum | Typischer Wert | Beschreibung und Anwendungsvorteile |
|---|---|---|
| Streckgrenze | 450-550 MPa | Ungefähr doppelt so hohe Streckgrenze wie austenitische Edelstähle 304 Und 316, Dadurch sind Duplexstähle ideal für strukturelle und tragende Anwendungen. |
| Dichte | ~7,8 g/cm³ | Ähnlich wie andere Edelstähle, Geeignet für Bauteile, die ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht erfordern. |
| Elastizitätsmodul | 190-210 GPa | Bietet Steifigkeit, Dies ist bei Anwendungen von Vorteil, die strukturelle Integrität unter Last erfordern. |
| Wärmeleitfähigkeit | ~25 W/m·K | Höher als bei austenitischen Edelstählen, vorteilhaft für Wärmeübertragungsanwendungen in der chemischen Verarbeitungs- und Energieindustrie. |
| Wärmeausdehnung | 13.5 x 10⁻⁶ /°C | Geringere Wärmeausdehnungsrate als austenitische Sorten, Dadurch eignet es sich gut für Anwendungen mit Temperaturschwankungen, um das Risiko thermischer Spannungen und Verformungen zu verringern. |
4. Anwendungen von Duplex-Edelstahlgussteilen
Öl- und Gasindustrie
- Offshore-Plattformen: Ventile, Pipelines, und Druckbehälter, die eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit in Meerwasser und aggressiven Chemikalien erfordern.
- Onshore-Einrichtungen: Komponenten für Raffinerie- und Verarbeitungsanlagen, wie Wärmetauscher und Speichertanks.
Marineanwendungen
- Schiffbau: Rumpfkomponenten, Propeller, und andere Teile, die Meerwasser ausgesetzt sind.
- Entsalzungsanlagen: Ausrüstung für Wasseraufbereitungs- und Entsalzungsprozesse, wo Korrosionsbeständigkeit entscheidend ist.
Chemische Verarbeitung und Zellstoff & Papierindustrie
- Reaktoren und Wärmetauscher: Komponenten, die aggressiven Chemikalien und hohen Drücken standhalten.
- Lagertanks: Behälter zur Lagerung und zum Transport korrosiver Stoffe.
Stromerzeugung
- Hochdrucksysteme: Komponenten für Dampfturbinen, Kessel, und Wärmetauscher.
- Kernkraftwerke: Teile, die in radioaktiven Umgebungen eine hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit erfordern.
Lebensmittel- und Getränkeindustrie
- Verarbeitungsausrüstung: Pumps, Ventile, und Maschinenteile, die Korrosion durch Reinigungschemikalien und lebensmittelbezogene Substanzen widerstehen müssen.
- Lagertanks: Behälter zum Aufbewahren und Transportieren von Lebensmitteln und Getränken.
5. Vorteile von Duplex-Edelstahlgussteilen
Überlegene Korrosionsbeständigkeit
- Atmosphärische und Unterwasserumgebungen: Die Kombination aus austenitischer und ferritischer Phase erhöht die Korrosionsbeständigkeit des Materials sowohl in der Atmosphäre als auch unter Wasser.
- Chloridreiche Umgebungen: Hervorragende Beständigkeit gegen Lochfraß und Spaltkorrosion in chloridreichen Umgebungen, wie Meerwasser und Salzlake.
Höheres Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht
- Hohe mechanische Festigkeit: Duplex-Edelstahlgussteile bieten eine hohe Zug- und Streckgrenze, Damit eignen sie sich ideal für Anwendungen, bei denen Gewichtsreduzierung von entscheidender Bedeutung ist.
- Leichtes Design: Das hohe Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht ermöglicht die Konstruktion leichterer und effizienterer Komponenten.
Kostengünstig für große Produktionsläufe
- Effiziente Produktion: Gussverfahren ermöglichen die effiziente Produktion großer Mengen an Teilen mit komplexen Formen zu geringeren Kosten im Vergleich zu anderen Fertigungsmethoden.
- Reduzierter Bearbeitungsaufwand: Die Möglichkeit, endkonturnahe Formen herzustellen, reduziert den Bedarf an umfangreicher Bearbeitung, Zeit- und Materialersparnis.
Verbesserte Haltbarkeit
- Langfristige Leistung: Aufgrund seiner hohen Festigkeit und Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion, Duplex-Edelstahl ist ideal für kritische Anwendungen, langlebige Anwendungen in rauen Umgebungen.
6. Herausforderungen beim Duplex-Edelstahlguss
Gussfehler
- Porosität und Schrumpfung: Diese Mängel können die Qualität und Integrität der Gussteile beeinträchtigen.
- Einschlüsse: Fremdpartikel oder Verunreinigungen können das Material schwächen und seine Leistung beeinträchtigen.
Probleme beim Schweißen und bei der Fertigung
- Besondere Verfahren: Das Schweißen von Duplex-Edelstahl erfordert möglicherweise spezielle Verfahren und Zusatzmaterialien, um eine Beeinträchtigung der Korrosionsbeständigkeit und der mechanischen Eigenschaften zu vermeiden.
- Wärmebehandlung: Um die Mikrostruktur und die Eigenschaften der Schweißverbindungen zu optimieren, kann eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen erforderlich sein.
Komplexität in der Produktion
- Präzise Kontrolle: Um das Gleichgewicht zwischen der ferritischen und der austenitischen Phase während des Gießens zu gewährleisten, ist eine präzise Kontrolle der Gießparameter wie Temperatur und Abkühlgeschwindigkeit erforderlich.
- Qualitätssicherung: Strenge Qualitätskontrollmaßnahmen sind unerlässlich, um sicherzustellen, dass das Endprodukt den erforderlichen Spezifikationen und Leistungsstandards entspricht.
7. Duplex-Edelstahl vs. Super-Duplex-Edelstahl
Duplex-Edelstahl Und Super-Duplex-Edelstahl sind verschiedene Legierungen, obwohl sie einige Gemeinsamkeiten haben.
Beide sind mit einer zweiphasigen Mikrostruktur ausgestattet, bestehend aus einer Mischung aus austenitisch Und ferritisch Phasen, Dies verleiht ihnen hervorragende mechanische Eigenschaften und eine hohe Korrosionsbeständigkeit.
Jedoch, sie unterscheiden sich in ihrer Zusammensetzung, Leistung, und passende Anwendungen.
| Besonderheit | Duplex-Edelstahl | Super-Duplex-Edelstahl |
|---|---|---|
| Phasenzusammensetzung | Rund 50% Austenit und 50% Ferrit | Etwa 40-50% Austenit und 50-60% Ferrit |
| Legierungselemente | Enthält weniger Molybdän und Chrom als Superduplex | Höherer Chromgehalt, Molybdän, und Stickstoff |
| Korrosionsbeständigkeit | Gute Beständigkeit gegen Lochfraß und Spaltkorrosion, insbesondere in Chloridumgebungen | Überragende Beständigkeit gegen Lochfraß, Spaltkorrosion, und Spannungsrisskorrosion in aggressiveren Umgebungen |
| Zugfestigkeit | Im Allgemeinen niedriger als Super-Duplex | Höhere Zugfestigkeit durch Zugabe weiterer Legierungselemente |
| Streckgrenze | Um 450 MPa | Um 550-720 MPa, höhere Streckgrenze |
| Anwendungen | Geeignet für Marine, chemisch, und Lebensmittelindustrie | Wird in aggressiveren Umgebungen wie Offshore-Öl- und Gasplattformen eingesetzt, Entsalzungsanlagen, und chemische Verarbeitung |
| Kosten | Günstiger im Vergleich zu Super-Duplex | Aufgrund des höheren Legierungsgehalts teurer |
Super-Duplex-Edelstahl
Super-Duplex-Edelstahl, wie zum Beispiel Grad 2507, enthält höhere Mengen an Chrom, Molybdän, Und Stickstoff im Vergleich zu Duplex-Edelstahl.
Diese zusätzlichen Elemente verbessern die Widerstandsfähigkeit gegenüber extremen Umgebungsbedingungen, insbesondere bei stark korrosiven und Hochdruckanwendungen.
Super-Duplex-Stähle bieten überlegene Korrosionsbeständigkeit, insbesondere in Umgebungen, die Chlorid und saure Substanzen enthalten.
Sie werden in anspruchsvolleren Branchen wie Offshore-Öl- und Gasplattformen eingesetzt, Entsalzungsanlagen, und chemische Reaktoren, wo raue Bedingungen einen stärkeren erfordern, korrosionsbeständigeres Material.
8. Abschluss
Duplex Edelstahlguss bietet eine robuste Lösung für Branchen, die Materialien mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften benötigen, hohe Korrosionsbeständigkeit, und Haltbarkeit.
Seine einzigartige Kombination aus austenitischer und ferritischer Phase bietet zahlreiche Vorteile, einschließlich erhöhter Festigkeit und Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion.
Den Casting-Prozess verstehen, Vorteile, und Anwendungen von Duplex-Edelstahl tragen dazu bei, dass das richtige Material für Ihr nächstes Projekt ausgewählt wird, Maximierung von Leistung und Kosteneffizienz.
Wenn Sie Bedarf an der Verarbeitung von Duplex-Edelstahl haben, Bitte zögern Sie nicht Kontaktieren Sie uns.
Zusätzlicher Inhalt
Wichtige Legierungselemente in Duplex-Edelstahl
Chrom
Zur Bildung eines stabilen passiven Chromoxidfilms, der vor atmosphärischer Korrosion schützt, Stahl muss mindestens enthalten 10.5% Chrom. Ein zunehmender Chromgehalt erhöht die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl.
Chrom fördert die Bildung raumzentrierter kubischer Strukturen (BCC) Ferrit, ein ferritbildendes Element. Höhere Chromgehalte erfordern mehr Nickel, um Austenit oder Duplex zu erreichen (Ferrit-Austenit) Strukturen.
Ein hoher Chromgehalt fördert zudem die Bildung intermetallischer Phasen. Austenitische rostfreie Stähle haben typischerweise mindestens 16% Chrom, während Duplex-Edelstähle mindestens haben 20%.
Chrom verbessert auch die Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen, entscheidend für die Bildung und Entfernung von Oxidablagerungen oder Anlauffarben nach Wärmebehandlung oder Schweißen.
Das Beizen und Entfernen von Anlauffarben ist bei Duplex-Edelstahl eine größere Herausforderung als bei austenitischem Edelstahl.
Molybdän
Molybdän verbessert die Loch- und Spaltkorrosionsbeständigkeit von Edelstahl erheblich. In Chloridumgebungen, Molybdän ist dreimal wirksamer als Chrom, wenn der Stahl mindestens enthält 18% Chrom.
Molybdän, ein ferritbildendes Element, erhöht auch die Neigung zur Bildung intermetallischer Phasen.
daher, Austenitische Edelstähle enthalten normalerweise weniger als 7.5% Molybdän, während Duplex-Edelstähle weniger als enthalten 4%.
Stickstoff
Stickstoff erhöht die Loch- und Spaltkorrosionsbeständigkeit von austenitischen und Duplex-Edelstählen und erhöht deren Festigkeit erheblich.
Es ist das wirksamste Festlösungsverstärkungselement und ein kostengünstiges Legierungselement.
Die verbesserte Zähigkeit von stickstoffhaltigem Duplex-Edelstahl resultiert aus einem höheren Austenitgehalt und einer geringeren Bildung intermetallischer Phasen.
Obwohl Stickstoff die Ausfällung der intermetallischen Phase nicht verhindert, es verzögert es, ausreichend Zeit für die Bearbeitung und Fertigung lassen.
Stickstoff wird hochkorrosionsbeständigen austenitischen und Duplex-Edelstählen mit hohem Chrom- und Molybdängehalt zugesetzt, um der Tendenz zur Bildung einer σ-Phase entgegenzuwirken.
Stickstoff, ein stark austenitbildendes Element, kann einen Teil des Nickels in austenitischen Edelstählen ersetzen.
Es reduziert die Stapelfehlerenergie und erhöht die Kaltverfestigungsrate des Austenits.
Es erhöht auch die Austenitfestigkeit durch Festlösungsverfestigung.
Duplex-Edelstähle enthalten typischerweise Stickstoff und ihr Nickelgehalt wird angepasst, um die entsprechende Phasenbalance zu erreichen.
Auswuchten ferritbildender Elemente (Chrom und Molybdän) mit austenitbildenden Elementen (Nickel und Stickstoff) ist für die Erzielung einer Duplexstruktur unerlässlich.
Nickel
Nickel stabilisiert Austenit, Förderung der Umwandlung der Kristallstruktur von der kubisch-raumzentrierten Struktur (BCC) Ferrit bis kubisch flächenzentriert (FCC) Austenit.
Ferritische Edelstähle enthalten wenig bis gar kein Nickel, während Duplex-Edelstähle einen niedrigen bis mäßigen Nickelgehalt haben, typischerweise 1.5% Zu 7%.
Austenitische Edelstähle in der 300 Serien enthalten mindestens 6% Nickel.
Durch die Zugabe von Nickel wird die Bildung schädlicher intermetallischer Phasen in austenitischen Edelstählen verzögert, Allerdings ist dieser Effekt bei Duplex-Edelstählen im Vergleich zu Stickstoff weniger signifikant.
Die flächenzentrierte Kubik (FCC) Die Struktur verleiht austenitischem Edelstahl eine hervorragende Zähigkeit.
Da fast die Hälfte der Struktur von Duplex-Edelstahl aus Austenit besteht, Duplexstahl ist deutlich zäher als ferritischer Edelstahl.
