Mikrostrukturelle Merkmale von martensitischen Chromstählen und deren Einfluss auf die Kriechfestigkeit
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Karl Maile
Kurzfassung
Martensitische 9–11% Chromstähle stellen für moderne Hochleistungsdampfkraftwerke wesentliche Strukturwerkstoffe für den Bereich Kessel, Turbine und Rohrleitungen dar. Die Festigkeit und Schädigungsentwicklung unter Kriechbeanspruchung in diesen Stählen wird maßgeblich von den Vorgängen in der Mikrostruktur beeinflusst. Im Vergleich zu niedriglegierten warmfesten ferritischen Stählen wird eine andere Schädigungsentwicklung beobachtet: Die Anzahl der Kriechporen wird zwar in ähnlicher Weise von der Beanspruchung (Grad der Mehrachsigkeit) und dem Werkstoffverhalten (Kriechdehnung) beeinflusst, es zeigt sich jedoch eine deutlich geringere Porenzahl. Die Ausbildung der Poren ist ebenfalls unterschiedlich. Für eine Beschreibung des Schädigungszustandes müssen in den martensitischen 9–11% Chromstählen zudem die Versetzungsdichte, die Subkorngröße und insbesondere die Ausscheidungscharakteristik herangezogen werden. Eine Kombination konventioneller TEM, EFTEM, EDX und Beugungsuntersuchungen ermöglicht die Ermittlung dieser Größen. Der Vergleich von Proben mit unterschiedlichen Zeitstandfestigkeiten zeigt, dass die Kriechfestigkeit von der Stabilität der M23C6 und MX Ausscheidungen abhängig ist. Das Auftreten der Z-Phase kann in einen Zusammenhang mit schlechteren Kriecheigenschaften des Stahls gebracht werden.
Abstract
Martensitic 9–11% chromium steels are used as structural materials for boilers, turbines, and pipe work in advanced high efficient steam power plants. The strength and damage development under a creep loading in those steels are strongly influenced by the processes in their microstructures. The damage evolution in those steels is different from that observed in high-temperature resistant low-alloy ferritic steels. The number of creep cavities is similarly influenced by creep stress (degree of multiaxiality) and material behaviour (creep strain) but the total number of cavities proves to be pronouncedly smaller. The configuration of the cavities differs as well. A description of the damage condition in martensitic 9–11% chromium steels additionally requires the knowledge of the dislocation density, subgrain size and, in particular, the precipitate characteristics. Those values can be determined by a combination of conventional TEM, EFTEM, EDX and diffraction studies. A comparison of specimens of different creep-rupture strengths has shown that the creep strength is dependent on the stability of the M23C6 and MX precipitates. The occurrence of the Z phase can be interconnected with unsufficient creep properties of the steel.
Literatur/References
[1] Richtreihe zur Bewertung der Gefügeausbildung und –schädigung zeitstandbeanspruchter Werkstoffe von Hochdruckrohrleitungen und Kesselbauteilen. VGB-TW 507 1993Suche in Google Scholar
[2] Maile, K.; Rauch, M.; Seliger, P.; Reuter, A.: Charakterisierung der Schädigungsentwicklung zur Lebensdauerbewertung von Rohrleitungskomponenten aus den neuen 9 %-Chromstählen, Abschlussbericht zum AVIF-Forschungsvorhaben Nr. A152, MPA Stuttgart, SPG Dresden, 2004Suche in Google Scholar
[3] Staubli, M.: COST 522 Steam Power Plant – Final Summary Report of Turbine Group ALSTOM Switzerland, 2003Suche in Google Scholar
[4] Maile, K. und Scheck, R.: Einfluss der metallografischen Präparationstechnik auf die Ermittlung der Zeitstandschädigung von 10 %-Chromstählen, 11. Internationale Metallographietagung in Leoben, 2002Suche in Google Scholar
[5] Clausmeyer, H.: Über die Beanspruchung von Stahl bei mehrachsigen Spannungszuständen Konstruktion, Band 20, S. 395–401, 1968Suche in Google Scholar
© 2006, Carl Hanser Verlag, München
Artikel in diesem Heft
- Contents/Inhalt
- Inhalt / Contents
- Editorial
- Laudatio/Laudation
- Technical Contributions/Fachbeiträge
- Abklärung des Korrosionsmechanismus mittels metallographischer und fraktographischer Methoden an gewalzten AlZnMgCu1.5 Blechen
- Temperatur- und zeitabhängiges Ausscheidungsverhalten der Magnesium-Druckgusslegierung AZ91
- Mikrostrukturelle Merkmale von martensitischen Chromstählen und deren Einfluss auf die Kriechfestigkeit
- Microstructure of Laser Hardened Martensitic High Nitrogen Steel Subsurfaces
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- Temperatur- und zeitabhängiges Ausscheidungsverhalten der Magnesium-Druckgusslegierung AZ91
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