Duplex-Edelstahl (DSS) ist eine Edelstahlsorte, die zu etwa gleichen Teilen aus Ferrit und Austenit besteht, wobei die kleinere Phase in der Regel mindestens 30 % ausmacht. DSS hat typischerweise einen Chromgehalt zwischen 18 % und 28 % und einen Nickelgehalt zwischen 3 % und 10 %. Einige Duplex-Edelstähle enthalten zudem Legierungselemente wie Molybdän (Mo), Kupfer (Cu), Niob (Nb), Titan (Ti) und Stickstoff (N).
Diese Stahlkategorie vereint die Eigenschaften von austenitischem und ferritischem Edelstahl. Im Vergleich zu ferritischem Edelstahl weist DSS eine höhere Plastizität und Zähigkeit auf, ist weniger spröde bei Raumtemperatur und weist eine verbesserte interkristalline Korrosionsbeständigkeit sowie Schweißbarkeit auf. Gleichzeitig behält er die 475 °C-Sprödigkeit und hohe Wärmeleitfähigkeit ferritischen Edelstahls und weist Superplastizität auf. Im Vergleich zu austenitischem Edelstahl weist DSS eine höhere Festigkeit und eine deutlich bessere Beständigkeit gegen interkristalline und chloridische Spannungskorrosion auf. DSS verfügt außerdem über eine ausgezeichnete Lochfraßbeständigkeit und gilt als nickelsparender Edelstahl.
Struktur und Typen
Aufgrund seiner Zweiphasenstruktur aus Austenit und Ferrit, wobei jede Phase etwa die Hälfte ausmacht, weist DSS die Eigenschaften sowohl von austenitischem als auch von ferritischem Edelstahl auf. Die Streckgrenze von DSS liegt zwischen 400 und 550 MPa und ist damit doppelt so hoch wie die von gewöhnlichem austenitischem Edelstahl. DSS weist im Vergleich zu ferritischem Edelstahl eine höhere Zähigkeit, eine niedrigere Sprödübergangstemperatur sowie eine deutlich verbesserte Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion und Schweißbarkeit auf. Außerdem behält DSS einige Eigenschaften ferritischen Edelstahls bei, wie z. B. Sprödigkeit bei 475 °C, hohe Wärmeleitfähigkeit, niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten, Superplastizität und Magnetismus. Im Vergleich zu austenitischem Edelstahl weist DSS eine höhere Festigkeit, insbesondere Streckgrenze, und eine verbesserte Beständigkeit gegen Lochfraß, Spannungskorrosion und Korrosionsermüdung auf.
DSS lässt sich anhand seiner chemischen Zusammensetzung in vier Typen einteilen: Cr18, Cr23 (Mo-frei), Cr22 und Cr25. Der Cr25-Typ lässt sich weiter in Standard- und Superduplex-Edelstahl unterteilen. Unter diesen werden Cr22 und Cr25 am häufigsten verwendet. In China werden die meisten DSS-Sorten in Schweden hergestellt, darunter 3RE60 (Typ Cr18), SAF2304 (Typ Cr23), SAF2205 (Typ Cr22) und SAF2507 (Typ Cr25).
Arten von Duplex-Edelstahl
1. Niedriglegierter Typ:Dieser Stahl, vertreten durch UNS S32304 (23Cr-4Ni-0,1N), enthält kein Molybdän und hat eine Lochfraßbeständigkeits-Äquivalentzahl (PREN) von 24–25. Er kann AISI 304 oder 316 in Anwendungen zur Spannungskorrosionsbeständigkeit ersetzen.
2. Mittellegierter Typ:Dargestellt durch UNS S31803 (22Cr-5Ni-3Mo-0,15N) mit einem PREN von 32–33. Seine Korrosionsbeständigkeit liegt zwischen AISI 316L und 6 % Mo+N austenitischen rostfreien Stählen.
3. Hochlegierter Typ:Enthält typischerweise 25 % Cr sowie Molybdän und Stickstoff, manchmal auch Kupfer und Wolfram. Dieser Stahl, vertreten durch UNS S32550 (25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0,2N), mit einem PREN von 38–39 weist eine bessere Korrosionsbeständigkeit auf als 22 % Cr DSS.
4. Super-Duplex-Edelstahl:Enthält einen hohen Anteil an Molybdän und Stickstoff, dargestellt durch UNS S32750 (25Cr-7Ni-3,7Mo-0,3N), manchmal auch Wolfram und Kupfer, mit einem PREN über 40. Es ist für raue Medienbedingungen geeignet und bietet hervorragende Korrosions- und mechanische Eigenschaften, vergleichbar mit superaustenitischen rostfreien Stählen.
Sorten von Duplex-Edelstahl in China
Die neue chinesische Norm GB/T 20878-2007 „Rostfreie und hitzebeständige Stahlsorten und chemische Zusammensetzung“ umfasst zahlreiche DSS-Sorten wie 14Cr18Ni11Si4AlTi, 022Cr19Ni5Mo3Si2N und 12Cr21Ni5Ti. Darüber hinaus entspricht der bekannte Duplexstahl 2205 der chinesischen Sorte 022Cr23Ni5Mo3N.
Eigenschaften von Duplex-Edelstahl
Dank seiner Zweiphasenstruktur, der richtigen chemischen Zusammensetzung und der Wärmebehandlung vereint DSS die Vorteile ferritischer und austenitischer Edelstähle. Es vereint die hervorragende Zähigkeit und Schweißbarkeit austenitischer Edelstähle mit der hohen Festigkeit und Chloridspannungskorrosionsbeständigkeit ferritischer Edelstähle. Dank dieser hervorragenden Eigenschaften hat sich DSS seit den 1980er Jahren schnell als schweißbarer Konstruktionswerkstoff entwickelt und ist mittlerweile mit martensitischen, austenitischen und ferritischen Edelstählen vergleichbar. DSS weist folgende Eigenschaften auf:
1. Beständigkeit gegen Chloridspannungskorrosion:Molybdänhaltiger DSS weist eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Chlorid-Spannungskorrosion bei niedrigen Spannungen auf. Während austenitische Edelstähle der Güte 18-8 in neutralen Chloridlösungen über 60 °C zu Spannungsrisskorrosion neigen, weist DSS in Umgebungen mit Spuren von Chloriden und Schwefelwasserstoff eine gute Leistung auf und eignet sich daher für Wärmetauscher und Verdampfer.
2. Beständigkeit gegen Lochkorrosion:DSS weist eine ausgezeichnete Lochkorrosionsbeständigkeit auf. Bei gleichem Lochkorrosionsäquivalent (PRE = Cr% + 3,3 Mo% + 16 N%) weisen DSS und austenitische Edelstähle ein ähnliches kritisches Lochkorrosionspotenzial auf. Die Loch- und Spaltkorrosionsbeständigkeit von DSS, insbesondere bei chromreichen, stickstoffhaltigen Typen, übertrifft die von AISI 316L.
3. Korrosionsermüdung und Verschleißkorrosionsbeständigkeit:DSS weist in bestimmten korrosiven Umgebungen eine gute Leistung auf und eignet sich daher für Pumpen, Ventile und andere Kraftgeräte.
4. Mechanische Eigenschaften:DSS weist eine hohe Festigkeit und Dauerfestigkeit auf und hat eine doppelt so hohe Streckgrenze wie austenitischer Edelstahl 18-8. Im lösungsgeglühten Zustand erreicht seine Dehnung 25 %, und sein Zähigkeitswert AK (V-Kerbe) übersteigt 100 J.
5. Schweißbarkeit:DSS ist gut schweißbar und neigt kaum zur Heißrissbildung. Vorwärmen ist vor dem Schweißen in der Regel nicht erforderlich, und eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen ist nicht erforderlich. Dies ermöglicht das Schweißen mit 18-8 austenitischen Edelstählen oder Kohlenstoffstählen.
6. Warmbearbeitung:Chromarmer (18 % Cr) DSS hat einen größeren Warmumformungstemperaturbereich und eine geringere Beständigkeit als austenitischer Edelstahl 18-8 und kann daher direkt zu Platten ohne Schmieden gewalzt werden. Chromreicher (25 % Cr) DSS ist etwas schwieriger warmumformbar, kann aber zu Platten, Rohren und Drähten verarbeitet werden.
7. Kaltbearbeitung:DSS weist bei der Kaltbearbeitung eine stärkere Kaltverfestigung auf als austenitische Edelstähle der Güte 18-8 und erfordert daher bei der Rohr- und Plattenformung eine höhere Anfangsspannung zur Verformung.
8. Wärmeleitfähigkeit und Ausdehnung:DSS weist im Vergleich zu austenitischen Edelstählen eine höhere Wärmeleitfähigkeit und einen niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten auf und eignet sich daher für die Auskleidung von Anlagen und die Herstellung von Verbundplatten. Es eignet sich außerdem ideal für Wärmetauscherrohrkerne und bietet eine höhere Wärmeaustauscheffizienz als austenitische Edelstähle.
9. Sprödigkeit:DSS weist die Sprödigkeitstendenz von ferritischen Edelstählen mit hohem Chromgehalt auf und ist für den Einsatz bei Temperaturen über 300 °C ungeeignet. Je niedriger der Chromgehalt in DSS, desto geringer ist die Neigung zu spröden Phasen wie der Sigma-Phase.
Produktionsvorteile von Womic Steel
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Strenge Qualitätskontrolle:Unsere strengen Qualitätskontrollprozesse stellen sicher, dass jedes Produkt den höchsten Qualitätsstandards entspricht.
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Veröffentlichungszeit: 29. Juli 2024