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Gefüge und Verschleißverhalten von nichtrostenden Duplex-Stählen mit hohen Kohlenstoffgehalten 
F. Wischnowski, M. Pohl; Institut für Werkstoffe, Ruhr-Universität Bochum 
1. Einleitung 
Neue chemische Verfahren und die zunehmende Ausweitung von Umweltauflagen führen auf dem 
Gebiet der Umwelttechnik zu der Tendenz, daß immer höhere Anforderungen an die mechanischen 
Eigenschaften und die Korrosionsresistenz der Werkstoffe gestellt werden. Bei der Aufbereitung 
chemischer und industrieller Abwässer liegen oft Fluide vor, die durch ihre niedrigen pH-Werte und 
hohen Chlorid-Konzentrationen einerseits stark korrosiv auf die metallischen Werkstoffe wirken, 
andererseits durch die mitgeführten Feststoffe erheblichen hydroabrasiven Verschleiß an stark strö- 
mungsbelasteten Bauteilen verursachen (1-3). 
Die Entwicklung der nichtrostenden Stähle folgte stets dem Bestreben, immer korrosionsbeständi- 
gere Legierungen mit steigenden Festigkeiten zu schaffen. Hinsichtlich dieser Entwicklung stellen 
heute die ferritisch-austenitischen Duplex- und Super-Duplex-Stähle sowie die austenitischen Stahl- 
güten mit Stickstoffkonzentrationen von 0,5 Gew.-% den letzten Stand der Technik dar. 
Bei der Werkstoffauswahl für korrosiv und abrasiv beanspruchte Komponenten müssen Konstruk- 
teure gegenwärtig Kompromißlösungen eingehen, wenn sie nicht auf keramische Bauteile zurück- 
greifen wollen. Unter den genormten Stählen sind heute lediglich zwei Stahlgruppen vertreten, die 
hohen tribologischen Beanspruchungen widerstehen. Die kohlenstoffhaltigen ferritischen Stähle 
vom Typ X 120 CrMo 29 2 widerstehen hohen tribologischen Beanspruchungen. Sie weisen jedoch 
is 28 % nur eine mäßige Korrosionsresistenz auf, da ein Großteil des Chroms in chromreichen Karbiden ab- 
ı in der gebunden ist. Ferritisch-austenitische Duplex-Stähle mit erhöhtem Kohlenstoffgehalt, wie die Le- 
stätigen gierung G-X 40 CrNiMo 27 5 (Wst.-Nr. 1.4464), weisen zwar gegenüber der ferritisch-karbidischen 
ındenen Legierung eine höhere Korrosionsbeständigkeit auf, jedoch ist ihre Verschleißbeständigkeit gerin- 
m sind ger. Ziel einer neuen Forschungsrichtung ist die Entwicklung einer hoch verschleiß- und korrosions- 
ei 28% beständigen Legierung auf der Basis der ferritisch-austenitischen Legierung G-X 40 CrNiMo 27 5. 
swirken 
werden. 
5 nicht 2. Werkstoffe und Untersuchungsmethoden 
narbeit Zur Erhöhung der Verschleißresistenz soll der Hartphasengehalt der Basis-Legierungen angehoben 
werden. Hierzu wurde der Kohlenstoffgehalt gegenüber der genormten Referenzlegierung G-X 40 
CrNiMo 27 5 um ca. 1 Gew.-% erhöht. Da mit der Ausscheidung der chromreichen Karbide die 
Konzentration des gelösten Chroms in der Matrix reduziert wird, wurde neben dem Kohlenstoff- 
auch der Chromgehalt der Legierungen angehoben. Desweiteren sollte ein Teil des Kohlenstoffs 
durch die Zugabe von Primärkarbidbildnern in Karbiden des Typs MC abgebunden werden. Durch 
die chemische Zusammensetzung sollte dabei ein Gefüge eingestellt werden, welches zu gleichen 
Teilen aus Ferrit, Austenit und Karbid besteht. 
Aus diesen Überlegungen und einer Reihe von Vorversuchen an Kleinstschmelzen wurden die Le- 
gierungen G-X 170 CrNiMoNbVN 36 7 4 2 1 (V1) und G-X 130 CrNiMoNbVN 35 8 6 2 1 (V2) in 
einem Vakuuminduktionsofen unter Laborbedingungen erschmolzen. Nach der Erschmelzung er- 
folgte der Abguß dieser Legierungen (2,5 kg-Schmelzen) in Y-Stahlkokillen mit einer Stegbreite 
von 15 mm. Eine dritte Versuchsschmelze, die Legierung G-X 150 CrNiMoNbVN 34 8 3 3 1 (V3), 
sowie die für diese Versuche herangezogene Referenzlegierung G-X 40 CrNiMo 27 5 wurden unter 
Produktionsbedingungen erschmolzen. Die Erschmelzung und der Abguß dieser Legierungen (100 
kg-Schmelzen) erfolgte bei der Fa, Dörrenberg Edelstahl in 20 kg-Y-Sandformen, deren Stegbreite 
40 mm betrug. Die chemische Analyse der erschmolzenen Legierungen ist in Tabelle 1 aufgeführt. 
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