Martensitischer Edelstahl

Arten von martensitischem Edelstahl

Anwendung von martensitischem Edelstahl

Der Produktionsprozess von martensitischem Edelstahl

Martensitischer Edelstahl weist eine hohe Härtbarkeit auf und kann durch Luftkühlung gehärtet werden. Daher müssen Maßnahmen ergriffen werden, um Rissbildung in kaltgeschmiedetem Martensitstahl, insbesondere bei Kohlenstoffstahl, zu verhindern. Martensitischer Stahl sollte normalerweise isoliert oder langsam und gleichmäßig im Ofen auf 593 Grad C abgekühlt werden. Risse treten auf, wenn Wasser direkt auf das Schmiedestück gesprüht wird, wie dies beim Abkühlen der Matrize der Fall ist. Im Allgemeinen werden Schmiedestücke aus martensitischem Edelstahl nach dem Schmieden angelassen, um die Härte des Stahls zu verringern, sodass er verarbeitet werden kann.

Wählen Sie martensitischen Edelstahl, dessen höchste Schmiedetemperatur unter der Produktionstemperatur liegen sollte, da er sonst leicht bricht. Er wird normalerweise bei Temperaturen zwischen 1093 und 1260 Grad geformt. Beim Schmieden muss besonders darauf geachtet werden, diese Temperatur nicht zu überschreiten, um eine lokale Überhitzung durch schnelle Metallbewegung zu vermeiden. Darüber hinaus fördert die Entkohlung der Oberfläche die Ferritbildung und sollte daher eingeschränkt werden.

Mit steigendem Chromgehalt sinkt die Temperatur der Ferritbildung, und eine kleine Menge Ferrit verringert seine Duktilität erheblich. Wenn der Ferritgehalt auf über 15 % ansteigt, nimmt die Formbarkeit allmählich zu, bis das Gewebe vollständig in Ferrit umgewandelt ist. Die endgültige Schmiedetemperatur unterliegt einer allotropen Umwandlung (die allotrope Umwandlung beginnt bei etwa 816 °C), und der Stahl wird normalerweise bei 927 °C gestoppt, da er sich bei zu niedriger Temperatur nur schwer formen lässt.

Die Zugabe von Schwefel oder Antimon zu Y12CRL3(416)-Stahl kann dessen Bearbeitbarkeit verbessern, diese Elemente können jedoch zu Schmiedeproblemen führen, insbesondere wenn sie eine plattenartige Oberflächenstruktur bilden. Durch Anpassung der Schmiedetemperatur und des Schmiedeprozesses können diese Probleme jedoch vermieden werden. Durch die Zugabe von Schwefel lassen sich solche Risse nicht vermeiden. Aus dieser Sicht ist die Zugabe von Selen besser.

Bei martensitischem Edelstahl sollte während des Erhitzungsvorgangs des Schmiedestücks die Bildung von S-Ferrit vermieden werden, da die Entstehung von Ferrit während des Schmiedevorgangs zu Rissen führt. Darüber hinaus sollte eine Überhitzung der Edelstahlschmiedestücke vermieden werden. Die Entkohlung des Schmiedestücks während des Erhitzens fördert hauptsächlich die Bildung von Ferrit, sodass die Entkohlung der Schmiedestückoberfläche minimiert wird. Für die abschließende Feuerverformung von martensitischem Edelstahl gibt es keine besonderen Anforderungen. Dieser Stahl reißt nach dem Schmieden leicht. Der Grund dafür ist, dass nach der Luftabkühlung eine Martensit- und Karbidstruktur vorhanden ist und die innere Spannung groß ist. Deshalb muss das Schmiedestück nach der Abkühlung langsam abgekühlt werden, normalerweise in einer 200 Grad heißen Sandgrube oder Schlackenstätte. Nach der Entnahme des Schmiedestücks sollte rechtzeitig eine isotherme Glühung durchgeführt werden, um Rissbildung zu vermeiden.

Martensitischer Edelstahl, insbesondere Typ CRL3, ist kostengünstig, wird häufig in korrosiven Medien (wie Wasserdampf) verwendet und erfordert höhere mechanische Eigenschaften. Der 12CRL3-Stahl ist ein halbmartensitischer Edelstahl mit einer Ferritstruktur zusätzlich zur Martensitstruktur.

Was sind die mechanischen Eigenschaften von martensitischem Edelstahl?

Härte
Martensitischer Edelstahl ist für seine hohe Härte bekannt, ein Maß für seine Widerstandsfähigkeit gegen Einkerbungen oder Kratzer. Die Härte dieses Stahls variiert je nach spezifischer Güte und verwendetem Wärmebehandlungsverfahren. Im Allgemeinen hat martensitischer Edelstahl eine Härte von 400-600 hv, die höher ist als die von austenitischem und ferritischem Edelstahl. Diese hohe Härte macht ihn ideal für Anwendungen, bei denen Verschleißfestigkeit und Haltbarkeit eine entscheidende Rolle spielen, wie etwa bei der Herstellung von Werkzeugen und Besteck.

Zugfestigkeit
Die Zugfestigkeit ist die maximale Spannung, der ein Material standhalten kann, bevor es dauerhaft reift. Martensitischer Edelstahl hat eine hohe Zugfestigkeit, die je nach Güteklasse und Wärmebehandlungsverfahren normalerweise zwischen 800 und 2000 MPa liegt. Aufgrund dieser hohen Zugfestigkeit eignet er sich für Anwendungen, bei denen hohe Festigkeit und Haltbarkeit erforderlich sind, wie etwa in der Luft- und Raumfahrt- und Automobilindustrie.

Streckgrenze
Die Streckgrenze ist die Spannung, bei der sich ein Material dauerhaft zu verformen beginnt. Martensitischer Edelstahl hat eine hohe Streckgrenze, die je nach Güteklasse und Wärmebehandlungsverfahren normalerweise zwischen 500 und 1900 MPa liegt. Diese hohe Streckgrenze macht ihn ideal für Anwendungen, die eine hohe Festigkeit und Verformungsbeständigkeit erfordern, wie etwa bei der Herstellung von Werkzeugen.

Verlängerung
Die Dehnung misst die Fähigkeit eines Materials, sich unter Belastung zu verformen, bevor es bricht. Martensitischer Edelstahl hat typischerweise eine geringe Dehnung, die je nach Güteklasse und Wärmebehandlungsverfahren zwischen 1 % und 10 % liegt. Diese geringe Dehnung macht ihn für Anwendungen ungeeignet, die Flexibilität und Zähigkeit erfordern.

Schlagzähigkeit
Die Schlagzähigkeit misst die Fähigkeit eines Materials, plötzlichen Stößen oder Schlägen standzuhalten, ohne zu brechen. Martensitischer Edelstahl hat typischerweise eine geringe Schlagzähigkeit, die je nach Güteklasse und Wärmebehandlungsverfahren zwischen 2 und 20 J/cm2 liegt. Diese geringe Schlagzähigkeit macht ihn ungeeignet für Anwendungen, die eine hohe Zähigkeit erfordern, wie etwa Bau- und Bergbaumaschinen.

Faktoren, die die mechanischen Eigenschaften beeinflussen
Die mechanischen Eigenschaften von martensitischem Edelstahl werden von mehreren Faktoren beeinflusst, unter anderem vom Herstellungsprozess, den Legierungselementen und der Wärmebehandlung.

Herstellungsprozess
Der Herstellungsprozess von martensitischem Edelstahl kann dessen mechanische Eigenschaften beeinflussen. Unterschiedliche Herstellungsverfahren wie Gießen und Schmieden können unterschiedliche Mikrostrukturen und Eigenschaften erzeugen. Geschmiedeter martensitischer Edelstahl hat beispielsweise eine gleichmäßigere Mikrostruktur und höhere Festigkeit als gegossener martensitischer Edelstahl.

Legierungselemente
Die in martensitischem Edelstahl verwendeten Legierungselemente können dessen mechanische Eigenschaften beeinflussen. Die Zugabe von Nickel, Molybdän und Wolfram kann Festigkeit, Härte und Zähigkeit erhöhen. Übermäßige Mengen dieser Elemente können jedoch die Korrosionsbeständigkeit verringern.

Wärmebehandlung
Die Wärmebehandlung ist ein entscheidender Faktor bei der Bestimmung der mechanischen Eigenschaften von martensitischem Edelstahl. Unterschiedliche Wärmebehandlungsverfahren wie Abschrecken und Anlassen können zu unterschiedlichen Mikrostrukturen und Eigenschaften führen. Beispielsweise führt das Abschrecken in Wasser zu höherer Härte und Festigkeit, während das Anlassen bei bestimmten Temperaturen eine höhere Zähigkeit erzeugt.