Prakt. Met. Sonderband 46 (2014) 183
DAS LANGZEITAUSSCHEIDUNGSVERHALTEN DES NI-BASIS
SCHMIEDEWERKSTOFFS HAYNES 230 BEI 649, 760 UND 871°C
E. Berghof-Hasselbacher', M. Galetz', G. Schmidt’, M. Schütze‘, J. J. Hoffman ?
' Dechema-Forschungsinstitut SbR, Frankfurt a. Main
2 Air Products and Chemicals, Inc., Allentown, U.S.A.
KURZFASSUNG
Im Rahmen der Erstellung eines zweiten von MTI (Materials Technology Institute, St.
Louis, U.S.A.) initiierten und finanzierten Gefügeatlas über Hochtemperaturwerkstoffe
wurde u. a. das Alterungsverhalten des mischkristallgehärteten Schmiedewerkstoffs Hay-
nes 230 auf Ni-Basis untersucht. Die mikrostrukturellen Veränderungen, die sich nach
Langzeitauslagerung (4.000-50.000 h) bei 649, 760 und 871°C einstellen, werden detail-
liert durch die Betrachtung mit verschiedenen Verfahren dokumentiert und charakterisiert.
Haynes 230 scheidet auch nach langen Zeiten nur Karbide und keine weiteren schädli-
chen Phasen (oc, u) aus, die die Duktilität und Schlagzähigkeit herabsetzen würden. Seine
thermische Stabilität basiert auf der Ausscheidung eines Wolfram-reichen Karbids des
Typs MsC. Bei 760°C jedoch kommt es mit steigender Auslagerungsdauer zu einer partiel-
len Auflösung und Umwandlung der M6C-Karbide in eine poröse „Übergangsphase“ mit
varlierender Zusammensetzung bezüglich der Elemente W, Si, Cr und C und schließlich
nach langer Auslagerungsdauer bei 871°C zur vollständigen Umwandlung der Me6C zu
M42C. Die Auslagerung führt auch zur Bildung von Cr-reichen M23Ce-Karbiden, die sich
zellular auf den Korngrenzen ausscheiden. Mit steigender Auslagerungsdauer und Tempe-
ratur nehmen Anteil sowie Größe der M23Ce-Karbide, die kontinuierlich W aufnehmen, zu.
1. EINLEITUNG
Der Ni-Basiswerkstoff Haynes 230 wurde im Jahr 1978 für Anwendungen in petrochemi-
schen Anlagen entwickelt. Im Vergleich zu dem Ni-Basiswerkstoff Alloy 617, der im Jahr
1970 auf den Markt kam, enthält er mehr Nickel, etwa gleich viel Chrom, weniger Molyb-
dän, kaum Kobalt und dafür einen hohen Anteil an Wolfram (Tab.1). Aufgrund von Roh-
stoffknappheit in den späten 1970er Jahren war man gezwungen, Kobalt zu ersetzen. Die
Empfindlichkeit für Hochtemperatur (HT)-Oxidation des Alloy 617 wurde in dem Werkstoff
Haynes 230 durch Reduktion des Al-Gehaltes deutlich gesenkt. Haynes 230 wird vorwie-
gend fur HT-Anwendungen wie in Dampfturbinen, Luftfahrtkomponenten und für Zubehör
in der chemischen Prozessindustrie eingesetzt. Seine Beständigkeit in oxidierenden At-
mosphären bis zu Temperaturen von 1149°C, gegen Aufkohlung und gegen Aufstickung
prädestiniert ihn für vielseitige Anwendungen wie Befestigungssysteme und Auskleidun-
gen für den industriellen Ofenbau, HT-Faltenbalge, Thermoelementschutzrohre und vieles
mehr. Haynes 230 gehört zu den wenigen Schmiedewerkstoffen, für den ASME Druck-
behälterrichtlinien (Code Case Nr. 2063) bis zu Einsatztemperaturen von 899°C erhältlich
sind, die die zulässigen temperaturabhängigen Spannungen spezifizieren. Da Haynes
230 anstelle von und in Verbindung mit den hitzebeständigen Schleudergusswerkstoffen
35Cr45Ni LC, HP LC und 20Cr-32Ni-1Nb in Anlagen von MTI-Mitgliederfirmen zum Ein-
satz kommt, war es eine logische Konsequenz, diesen Schmiedewerkstoff auch in das
vom MTI finanzierte Projekt Atlas of Microstructures Il [1] aufzunehmen. Seine thermische
Stabilitat und Resistenz gegen Kornwachstum bis zu Einsatztemperaturen von 1200°C
