Microstructural characterization of 15 Cr steel after quenching and slow cooling rates

Ferritische Stähle, die 15 % Cr enthalten, weisen im Vergleich zu konventionellen martensitischen Stählen, wie z. B. MarBN, aufgrund ihres höheren Chromgehalts, der höheren Kriechbeständigkeit, der geringeren Versetzungsdichte und dem Nichtvorhandensein einer lattenförmig ausgebildeten Mikrostruktur eine bessere Oxidationsbeständigkeit auf. Ihre mechanischen Eigenschaften reagieren empfindlich auf Änderungen in der chemischen Zusammensetzung und Wärmebehandlungen. Für die vorliegende Arbeit wurde zunächst mit Hilfe der thermomechanischen Software MATCALC die Bildung stabiler Phasen in zwei ferritischen Stählen simuliert, davon eine Legierung mit 2 % Nickel (Gew.-%) und eine Legierung ohne Nickel. Die Analyse der Mikrostruktur mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM) und energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) belegt die Bildung von Karbiden und intermetallischen Phasen nach dem Diffusionsglühen, sowohl bei schneller Abkühlung in Öl als auch bei langsamer Abkühlung im Ofen. Mit Hilfe der Dilatometrie und XRD-Untersuchungen wurde die schrittweise Phasenumwandlung von Ferrit in Austenit ab einer Temperatur von 650 °C während der Aufheizung bestätigt. Die Dilatometrie zeigt zudem, dass ferritische Stähle einen niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten haben als martensitische Stähle, austenitische Stähle und Superlegierungen, was zu einer niedrigeren thermischen Belastung beim häufigen Anfahren und Abschalten von Kraftwerken führt.