Existenzbereich und Eigenschaften martensitischer Fe-Cr-Mn-N-Legierungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Heinz-Joachim Spies
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 1996 bis 2001
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5253439

Zielsetzung des Forschungsprojektes ist die Untersuchung und Charakterisierung der Gefügebildungsprozesse die zur Bildung martensitischer Gefüge von Fe-Cr-Mn-N-Legierungen führen, einschließlich der Gefügecharakterisierung mit metallkundlichen Methoden. Die prozeßrelvanten Bedingungen für die Erschmelzung und eine kontrollierte und geregelte Aufstickung der Legierungen in der Gasphase nach einer Zweistufen-Technologie wurden erarbeitet. Darüber hinaus wurden durch theoretische Berechnungen und experimentelle Untersuchungen Grundfragen zur Zusammensetzung und zum martensitischen Gefüge der Legierungen ermittelt. Die thermodynamisch vorausberechneten Martensit-Starttemperaturen konnten in ihrem prinzipiellen Verlauf experimentell bestätigt werden, jedoch trat eine systematische Abweichung von etwa 60 K auf. In diesem Zusammenhang ist eine mögliche Chromnitridbildung während der Abkühlung beim Durchlaufen des Zweiphasengebietes g+e-Cr2N experimentell zu überprüfen. Schwerpunkt im 3. Jahr bilden vor allem Untersuchungen zur Charakterisierung der Gebrauchseigenschaften. Das Korrosionsverhalten ist durch die Aufnahme von Stromdichte-Potentialkurven der aufgestickten Legierungen in Abhängigkeit von der Stickstoffkonzentration zu untersuchen. Die mechanischen Eigenschaften sind durch Härtemessungen und die Untersuchung der Bruchzähigkeit an ausgewählten Proben zu charakterisieren. Orientierende Untersuchungen sind zum Umwandlungsverhalten der genannten Legierungen vorgesehen. Aufgrund der bisherigen Ergebnisse sind Legierungen mit 12,5 bis 15 Ma.-% Cr, 2,5 Ma.-% Mn und bis 0,3 Ma.-% N ausgewählt worden. In Anbetracht einer Minimierung des Restaustenitanteiles in Abhängigkeit von der N- und Mn-Konzentration und zur Bestimmung einer optimalen Mangankonzentration wird letztere mit 5 Ma.-% teilweise in die Untersuchungen einbezogen. Bei den bisher durchgeführten Untersuchungen wurde von schmelztechnisch realisierbaren maximalen Stickstoffkonzentrationen ausgegangen. Deshalb sind ergänzende Untersuchungen an stickstoffarmen Basislegierungen (< 0,15 Ma.-% N) vorgesehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen