Einfluss von Werkstoffzustand und chemischer Zusammensetzung auf die Eigenschaften plasmanitrierter austenitischer Stähle

• Published in: Materialwissenschaft und Werkstofftechnik 2021-02, Vol.52 (2), p.177-192
• Main Authors: Musekamp, J., Hoche, H., Schmitt, T., Reinders, P.‐M., Oechsner, M., Kästner, P., Bräuer, G.
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: Austenit; Austenite; Austenitic stainless steels; cold forming; Corrosion resistance; Deformation; Diffusion; Edge dislocations; Ion nitriding; Kaltumformung; Martensite; Nitrogen; plasma nitriding; plasmanitrieren; S-Phase; Surface hardness; Titanium; titanium stabilisation; Titanstabilisierung
• ISSN: 0933-5137; 1521-4052
• DOI: 10.1002/mawe.202000027

Plasmanitrieren bietet großes Potenzial, die Verschleißeigenschaften von austenitischen Stählen zu verbessern. Es werden neben den Werkstoffen 1.4307 und 1.4404 die Titan‐stabilisierten Güten 1.4541 und 1.4571 betrachtet, um insbesondere den Einfluss der Titanstabilisierung auf das Nitrierergebnis und das Korrosionsverhalten zu untersuchen. Außerdem wurde untersucht, inwieweit der Herabsetzung der Korrosionseigenschaften durch kaltumformungs‐induzierte Defektstrukturen durch die Titanstabilisierung begegnet werden kann. Im Vergleich zu den Werkstoffen 1.4307 und 1.4404 wird bei beiden titanstabilisierten austenitischen Stählen weniger Stickstoff in Bereichen mit Umformmartensit und niedrigen Nitriertemperaturen eingebaut, während an Gleitbändern eine erhöhte Eindiffusion von Stickstoff zu beobachten ist. Die Korrosionsbeständigkeit verbessert sich generell durch die hier verwendeten Plasmanitrierparameter. Generell bewirkt eine höhere Dicke der beim Plasmanitrieren erzeugten S‐Phase eine bessere Korrosionsbeständigkeit sowie eine höhere Oberflächenhärte. Die Titanstabilisierung hemmt die Stickstoffdiffusion bei hohen Umformmartensitgehalten und niedrigen Nitriertemperaturen und fördert die Diffusion an Gleitlinien. Translation Plasma nitriding offers great potenzial for improving the wear properties of austenitic steels. Here, the austenitic standard grades 1.4307 and 1.4404, as well as the titanium‐stabilized grades 1.4541 and 1.4571 were investigated regarding the influence of the material condition on the nitriding result and corrosion behavior. Special focus was put on the influence of the Ti‐stabilisation. In addition, it was investigated to what extent corrosion properties are influenced by cold‐forming induced defect structures. In comparison to 1.4307 and 1.4404, less nitrogen is incorporated in areas with forming martensite in titanium‐stabilized austenitic steels and lower nitriding temperatures, while an increased diffusion of nitrogen is observed, when only slip bands are present. The corrosion resistance is generally improved by the plasma nitriding parameters used for this study. In general, a higher thickness of the S‐phase, which forms during the plasma nitriding, results in better corrosion resistance and higher surface hardness. The titanium stabilization inhibits nitrogen diffusion in the presence of deformation induced martensite at lower nitriding temperatures and promotes diffusion in the presence of deformation induced slip bands. De