Blick durchs Mikrsokop: Duplex-Stähle

Duplex-Stähle zeichnen sich durch eine Kombination aus sehr guter Korrosionsbeständigkeit und hervorragenden mechanischen Eigenschaften aus. Sie werden unter anderem in folgenden Branchen eingesetzt: Chemische Industrie, Bauindustrie, Offshore- und maritime Anwendungen. Im vorliegenden Fall handelte es sich um ein geschmiedetes Bauteil aus einer Kunststoffverarbeitungsanlage, dessen Gefüge das W.S. MaterialtestCenter untersucht wurde.

Charakteristisches Duplex-Gefüge

Im Vergleich zu klassischen nichtrostenden Stählen wie 1.4301 oder 1.4401 besitzen Duplex-Stähle einen erhöhten Chromgehalt von mehr als 20 %. Chrom wirkt dabei als Ferritbildner. Der Anteil an Austenitbildnern – insbesondere Nickel, Stickstoff und Mangan – sowie die Wärmebehandlung werden gezielt so eingestellt, dass sich bei Raumtemperatur ein zweiphasiges Gefüge ausbildet. Dieses besteht aus einer ferritischen Matrix mit eingelagerten Austenitinseln.

Gute mechanische Eigenschaften auch bei tiefen Temperaturen

Diese besondere Gefügeausbildung ist auch in den lichtmikroskopischen Aufnahmen zu erkennen, die von den Kollegen des W.S. MaterialtestCenters angefertigt wurden. Durch die Kombination der beiden Gefügephasen besitzen Duplex-Stähle gegenüber den üblichen CrNiMo-Stählen eine erhöhte Beständigkeit gegenüber Säureangriffen sowie eine verbesserte Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion.

Bei letzterer spielt insbesondere die Phasengrenze zwischen Ferrit und Austenit eine wichtige Rolle: Risse werden an diesen Übergängen häufig abgelenkt oder im Wachstum verlangsamt. Dieser Mechanismus trägt dazu bei, dass Duplex-Stähle gute mechanische Eigenschaften auch bei niedrigen Temperaturen bis etwa −100 °C aufweisen.

Fazit Duplex-Stähle

Die Kombination aus hoher Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Temperaturbeständigkeit macht Duplex-Stähle zu attraktiven Werkstoffen für anspruchsvolle Anwendungen.