Einfluss des Legierungselements Aluminium auf die Mikrostruktur nichtrostender Stähle mit überwiegend austenitischer Matrix

• Antragsteller: Professor Javad Mola, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 274385700

In der ersten Antragsphase wurde bis zu 7 Mass.-%Al zu korrosionsbeständigen Stählen zugegeben, um Stähle mit austenitischem (sechs Legierungen), duplex (eine Legierung) und ferritischem (eine Legierung) Gefüge zu erzeugen. Für die austenitischen Stähle wurde die Temperaturabhängigkeit von mechanischen Eigenschaften unter Zugbeanspruchung erforscht. Die Zugabe von Al ist mit einem deutlichen Anstieg der Austenitstabilität verbunden, was durch die Absenkung der Mdγ→αʹ Temperatur nachgewiesen wurde. Dieser Effekt stimmt mit der SFE-erhöhenden Wirkung von Al überein. Die Analyse der temperaturabhängigen Zugeigenschaften und des Verfestigungsverhaltens für austenitische und austenitisch-ferritische (Duplex) Stähle hat die Ermittlung der Zusammenhänge zwischen der Gleitplanarität, Linearität der Verfestigungsrate und der plastischen Dehnung ermöglicht. Im ferritischen Stahl mit 7 Mass.-% Al, führte die Anwesenheit der intermetallischen Phase B2-(Ni,Fe)Al zur Versprödung der Legierung. B2-Ausscheidungen konnten ebenfalls durch Alterungsprozesse im Ferrit des Duplexstahls erzeugt werden. Ein Hauptziel der 2. Antragsphase ist die Entwicklung der Al-legierten Stähle, die ihre maximale Verformbarkeit in der Nähe von RT besitzen. Erkenntnisse der ersten Antragsphase dienen dabei als Richtlinien für das Design der neuen chemischen Zusammensetzungen. Das Design basiert auf der Grundlage, dass C, Cr, Ni, Mn und Al die Mdγ→αʹ Temperatur absenken. Wie aus der Literatur bekannt ist, besitzen alle genannten Legierungselemente (LE) außer Al die gleiche Wirkung auf die Martensitstart- (Ms) Temperatur. Weil der Einfluss der LE auf Mdγ→αʹ und Ms normalerweise gleichbleibend ist, sollte demnach eine Al-Zugabe in korrosionsbeständigen Stählen die Ms Temperatur erniedrigen. In der zweiten Antragsphase wird der bereits bekannte Einfluss von Al auf die Ms Temperatur erneut untersucht. Ein weiteres Ziel ist die Untersuchung der Bildung von intermetallischen B2-Ausscheidungen in mit Al und Ni legierten, ferritischen, korrosionsbeständigen Stählen. Eine auf Dilatometrie basierende Methode, welche in der ersten Antragsphase entwickelt wurde, soll nunmehr zur Untersuchung des Ausscheidungsverhaltens der B2-Phase in Legierungen mit Al und Ni genutzt werden. Die Erkenntnisse helfen bei dem Design neuartiger korrosionsbeständiger Duplexstähle mit B2 verfestigtem Ferrit. Außerdem soll der Einfluss von Al auf die Zementitbildung in der αʹ-martensitischen Phase korrosionsbeständiger Stähle untersucht werden. Der dabei notwendige αʹ-Martensit wird durch Zugbeanspruchung in den zu entwickelten austenitischen Stählen induziert. Die durch Al-Zugabe unterdrückte Zementitbildung im αʹ-Martensit kann möglicherweise die Anreicherung des C im Austenit fördern und dadurch die Anwendung von ‚Quenching and Partitioning (Q&P)‘ Verfahren für die Herstellung von gewichtreduzierten hochfesten Mehrphasen­Stählen der 3. Generation begünstigen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr.-Ing. Horst Biermann