Untersuchungen der Strukturstabilität von Ni-(Fe) - JUWEL ...

Experimente
Die für diesen Werkstoff übliche Wärmebehandlung ist in Abbildung 3.3a dargestellt. Diese
besteht grundsätzlich aus einer Lösungs- und einer Ausscheidungsglühung. Nach dem
Lösungsglühen bei 980 °C/2 h wird an Luft bis auf Raumtemperatur abgekühlt
(Geschwindigkeit der Abkühlung ~ 25K/min). Der nächste Schritt ist eine
Zweistufenausscheidungsglühung (720 °C/8 h und 620 °C/8 h). Das Mikrogefüge nach dieser
Wärmebehandlung besteht nur aus einer γ-Matrix verfestigt mit γ’- und γ’’-Ausscheidungen.
In dem Zustand hat der Werkstoff sehr günstige mechanische Eigenschaften und hohe
Langzeitstabilität bis etwa 620 °C, jedoch ein sehr schlechtes Kriechrissverhalten bei
Arbeitstemperaturen von etwa 700 °C [3.3, 3.4, 3.5].
Um die Kriechrisseigenschaften zu verbessern, wurde als zusätzliche Stufe eine
Stabilisierungsglühung nach der Lösungsglühung angefügt (Abbildung 3.3b). In der Literatur
wird dieser Typ von Wärmebehandlung auch als dreistufige Wärmebehandlung bezeichnet.
Die Stabilisierungsglühung bewirkt vor der γ’- und γ’’-Ausscheidung die Bildung der η-Phase
an den Korngrenzen. Hier bestehen zwei Abkühlungsmöglichkeiten. Die erste Möglichkeit ist
nach der Lösungsglühung (980 °C/3 h) bis auf Raumtemperatur abzukühlen, was die
Ausscheidung von γ’- und γ’’-Phase verursacht und danach eine Stabilisierungsglühung bei
820 °C/10 h vorzunehmen, wobei sich die η-Phase bildet. Die zweite Möglichkeit vermeidet
die Ausscheidung von γ’ und γ’’
beim Abkühlen, deswegen bildet
sich zuerst die η-Phase und danach
die γ’- und γ’’-Phase beim
Abkühlen nach der
Stabilisierungsglühung. In diesem
Zustand (Abbildung 3.4) zeigt die
Legierung Inconel 706 B durch die
zellulare η-Phase an den
Korngrenzen erheblich
verbessertes Kriechrisswachstumsverhalten
im
Temperaturintervall 650-750 °C
[3.6] gegenüber der Variante
Inconel 706 A.
Die erste Phase des Projektes zeigte, dass das Gefüge der Legierung nur bis 620 °C stabil ist
(Abbildung 3.5). Während der Auslagerungen im Temperaturbereich 650 bis 750 °C kam es
nach wenigen tausend Stunden zu
Änderungen im Mikrogefüge,
namentlich zur Umwandlung der γ’- und
γ’’-Phasen zu großen semikohärenten η-
Platten [3.5]. Dieser Nachteil des
Werkstoffs führte zur Entwicklung einer
neuen Variante (bezeichnet DT 706).
Mit Hilfe thermodynamischer
Berechnungsprogramme wurde eine
abweichende chemische Zusammensetzung
mit dem Ziel festgelegt, die
Vorzüge von Inconel 706 bezüglich
Umschmelz- und Schmiedbarkeit
weiterhin zu gewährleisten, eine
37
Inconel 706 A
Inconel 706 B
K I [MPa√m]
Abbildung 3.4: Kriechrisswachstum von Inconel 706
A und B bei 700 °C [3.4]
Abbildung 3.5: ZTA-Diagramm des Werkstoff
Inconel 706 [3.5]