Entwicklung von hochwarmfesten ferritischen Stählen

  DFG-Logo Urheberrecht: DFG   REM-BSD-Aufnahme Urheberrecht: IEHK Abbildung 1: REM-BSD-Aufnahme von der Laves-Phase (hell) in einem ferritischen Gefüge (dunkel) nach einer 30 min. Wärmebehandlung bei 700° C.

Einphasige ferritische Stähle mit einem Chromgehalt von 17 Gew.-% weisen potenziell eine ausreichende Beständigkeit gegenüber Wasserdampf bei hohen Temperaturen auf. Da die Löslichkeit von Kohlen- und Stickstoff in ferritischen Stählen zu niedrig ist, kann nicht eine erforderte Kriechfestigkeit, allein mittels einer Ausscheidung von Karbiden, Nitriden und Karbonitriden, erzielt werden. Das Legieren mit Wolfram, Niob und Silizium ermöglicht, durch die mischkristall- und ausscheidungsverfestigende Wirkung, die gewünschte Kombination von der hohen Oxidations- und Kriechbeständigkeit zu erreichen. Durch die Legierungselemente wird die Bildung verfestigender feinverteilter Ausscheidungsteilchen von der intermetallischen (Fe,Si,Cr) 2 (Nb,W)-Laves-Phase (Abbildung 1) gefördert.

Die Forschungsschwerpunkte liegen auf der Entwicklung eines Prozesses zur Herstellung hochwarmfester Stähle. Dazu wird die Wirkung einer thermomechanischen Behandlung auf die Ausscheidung der Laves-Phase untersucht, um die Ausscheidung gezielt steuern zu können. Das Vorhaben ist, ein grundlegendes Verständnis der Wechselwirkung von Legierungszusammensetzung, Werkstoff-, Verformungs-Gefüge und Ausscheidungsmikrostruktur mit den mechanischen Eigenschaften zu schaffen.

Die hochwarmfesten Stähle erschließen zahlreiche Hochtemperatur-Anwendungsbereiche wie z.B. dampfführende Komponenten in Dampfkraftwerken, keramische Brennstoffzellen oder thermische Energiewandlungs- und Speichersystemen.