Einfluss des Deltaferritgehaltes auf die Eigenschaften von 9-12%igen Chromstählen

Projektnummer 318

Die neuen 9-12%igen Chromstähle, wie z. B. P 91 und P 92, werden bei Bauteiltemperaturen von etwa 600 °C in den derzeitigen Kraftwerksneubauten eingesetzt.

Deren Eigenschaften, insbesondere die Zeitstandfestigkeiten, werden von der chemischen Zusammensetzung, aber auch in erheblichem Maße von der durchgeführten Formgebung, Wärmebehandlung und der sich hierdurch einstellenden Gefügestruktur beeinflusst. Hierbei handelt es sich um angelassenen Martensit mit feindispers verteilten Karbiden, Nitriden und Karbonitriden.

Unter Umständen kann es auch zur Bildung von so genanntem Deltaferrit kommen, der in einigen 9-12%igen Chromstählen, wie z. B. HCM12, sogar als normaler, spezifizierter Gefügebestandteil auftritt. In einigen aktuellen Lieferungen von dickwandigen Bauteilen für Dampfleitungen aus dem Werkstoff P 92 wurden erhebliche Mengen an Deltaferrit nachgewiesen, obwohl das Gefüge entsprechend den Bestellanforderungen rein martensitisch ohne Deltaferritanteil sein sollte.

Der Einfluss von Deltaferrit auf die Werkstoffeigenschaften 9-12%iger Chromstähle ist jedoch noch nicht eindeutig geklärt.

Aufgrund des nicht eindeutigen Zusammenhangs zwischen dem Deltaferritgehalt und den zu erwartenden Langzeiteigenschaften fällt es derzeit schwer, eindeutige Grenzwerte im Rahmen von Bestellungen zu definieren. Darüber hinaus ist es notwendig zu bestimmen, in welchem Umfang und mit welchen Untersuchungsmethoden ggf. vereinbarte Grenzwerte im Rahmen der Abnahme kontrolliert werden können und sollen.

Diese Fragen sollen im vorliegenden Forschungsvorhaben auf Basis einer Literaturstudie durch die Auswertung einer geeigneten Datenbasis aus vorhandenen Zeitstandversuchen geklärt werden. Mit Hilfe des Schaeffler-Diagramms soll der Deltaferritgehalt berechnet und mit empirischen Daten (chemische Zusammensetzung und tatsächlicher Deltaferritgehalt) verglichen werden, um die Aussagefähigkeit der Berechnung zu überprüfen. Die Möglichkeiten der experimentellen Bestimmung des Deltaferritgehaltes werden anhand von geeignetem Probenmaterial überprüft.

Das Vorhaben wird von Oktober 2008 bis April 2009 unter der Projektleitung von Prof. John Hald an der Technical University of Denmark, (Department of Mechanical Engineering, Material Science and Technology) durchgeführt. Der Fachausschuss Werkstoffe und Qualitätssicherung begleitet die Untersuchungen.