57. Metallographie Tagung 2023

PH 13-8 Mo Maraging Stähle werden aufgrund ihrer außergewöhnlichen Kombination von hoher Festigkeit und guter Zähigkeit für sicherheitskritische Strukturbauteile in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt. Die mechanischen Eigenschaften werden über eine zweistufige Wärmebehandlung, bestehend aus einer Lösungsglühung im austenitischen Phasenbereich und einer mehrstündigen Auslagerung, eingestellt. Die Auslagerung ist von großer Bedeutung für die Eigenschaften, da im Zuge dieses Wärmebehandlungsschrittes in der martensitischen Matrix intermetallische β-NiAl Ausscheidungen bzw. rückumgewandelter Austenit entstehen, welche die Festigkeit bzw. Zähigkeit von PH 13-8 Mo Stählen maßgeblich bestimmen. Zudem werden die mechanischen Eigenschaften durch die Struktur des Martensits beeinflusst, welche wiederum stark von der Lösungsglühung abhängt.
Eine skalenübergreifende Charakterisierung der mikrostrukturellen Vorgänge während der Lösungsglühung, insbesondere der Korngrößenentwicklung des Austenits, wurde im Rahmen dieser Arbeit durchgeführt. Durch elektrolytisches Ätzen mit konzentrierter Salpetersäure konnten die ehemaligen Austenitkorngrenzen kontrastiert werden. Beim Vergleich der Korngröße vor und nach der Lösungsglühung fiel auf, dass eine deutliche Kornfeinung während dieses Wärmebehandlungsschrittes stattfindet. In-situ Hochtemperatur EBSD Messungen untermauerten in weiterer Folge, dass nach der Phasenumwandlung des Martensits der entstandene Austenit rekristallisiert, obwohl das Gefüge im Ausgangszustand nicht kaltverformt wurde. High energy X-ray diffraction Experimente lieferten darüber hinaus Aussagen über die Kinetik dieser Rekristallisationsvorgänge für unterschiedliche Heizraten. Die Vermutung, dass die Triebkraft für die Rekristallisation eine hohe Versetzungsdichte ist, die vom versetzungsreichen Ni-Martensit beim Aufheizen an den Austenit vererbt wird, konnte schließlich durch in-situ Hochtemperatur TEM Messungen bei Temperaturen von bis zu 900°C bestätigt werden. Die gewonnenen Erkenntnisse zu den mikrostrukturellen Vorgängen während der Lösungsglühung tragen zur Optimierung der mechanischen Eigenschaften von PH 13-8 Mo Stählen bei.