Partitioning Phenomena During the Heat Treatment of Martensitic Stainless Steels

Martensitische korrosionsbeständige Stähle sind eine wichtige Stahlgruppe für verschiedene Anwendungen. Ihre typische Härtung besteht aus Austenitisieren, Abschrecken und (mehrmaligem) Anlassen (Vergüten, Q&T). Da viele dieser Stähle nach dem Abschrecken zumindest geringe Mengen an Restaustenit (RA) enthalten, kann während des Anlassens eine Umverteilung von Kohlenstoff und Stickstoff aus dem Martensit in den RA stattfinden, wodurch sich der Prozess von einem reinen (karbidausscheidenen) Vergüten zu einem kombinierten karbidausscheidenden und umverteilenden Vergüten (Q&P) verändert. Dieser Beitrag bietet einen systematischen Überblick über solche Umverteilungseffekte auf das Gefüge und in der Folge auf die Werkstoffeigenschaften, die mit mehreren Stahlsorten und einer großen Bandbreite an Wärmebehandlungsparametern untersucht wurden. Die Ergebnisse zeigen, dass Umverteilungsvorgänge bei Temperaturen bis zu 500 °C gegenüber dem karbidausscheidenden Anlassen dominieren. Höhere Abschrecktemperaturen können den RA-Gehalt ähnlich wie höhere Austenitisierungstemperaturen erhöhen. Niedrigere Abschreckgeschwindigkeiten können den RA aufgrund von Karbid- (Nitrid-)Ausscheidungen reduzieren. Steigende Anlasstemperaturen verstärken die Austenitstabilisierung. Größere Mengen an RA fördern die umformungsinduzierte Plastizität (TRIP), was zu hoher Duktilität und Zugfestigkeit, aber reduzierter Streckgrenze führt. Erhöhte RA-Mengen bei ausreichender Stabilität erhöhen die Schlagzähigkeit bei leicht reduzierter Härte. Das Anlassen über 500 °C fördert hingegen die Ausscheidung von Karbiden und Nitriden, was zur Eliminierung des RA und damit zu einem typischen angelassenen Zustand führt.