Dank seiner Duplexstruktur und der gezielten Steuerung der chemischen Zusammensetzung und des Wärmebehandlungsprozesses vereint Duplex-Edelstahl die Vorteile von ferritischem und austenitischem Edelstahl. Er kombiniert die hervorragende Zähigkeit und Schweißbarkeit von austenitischem Edelstahl mit der hohen Festigkeit und der Beständigkeit gegen Chloridspannungskorrosion von ferritischem Edelstahl. Genau diese überlegenen Eigenschaften haben zur rasanten Entwicklung von Duplex-Edelstahl als schweißbarem Konstruktionswerkstoff beigetragen. Seit den 1980er Jahren hat er sich neben martensitischen, austenitischen und ferritischen Edelstählen als eigenständige Stahlsorte etabliert. Duplex-Edelstahl weist folgende Leistungseigenschaften auf:
- Molybdänhaltiger Duplex-Edelstahl weist unter geringer Beanspruchung eine gute Beständigkeit gegen Chloridspannungsrisskorrosion auf. Austenitischer Edelstahl vom Typ 18-8 neigt hingegen in neutralen Chloridlösungen über 60 °C zu Spannungsrisskorrosionsbrüchen. Wärmetauscher, Verdampfer und andere Anlagen aus diesem Edelstahl sind in industriellen Medien mit Spuren von Chloriden und Schwefelwasserstoff anfällig für Spannungsrisskorrosion, während Duplex-Edelstahl hier eine gute Beständigkeit zeigt.
- Molybdänhaltiger Duplex-Edelstahl weist eine gute Beständigkeit gegen Lochfraßkorrosion auf. Bei gleichem äquivalenten Wert der Lochfraßbeständigkeit (PRE = Cr% + 3,3Mo% + 16N%) ist das kritische Lochfraßpotenzial von Duplex-Edelstahl vergleichbar mit dem von austenitischem Edelstahl. Die Lochfraßbeständigkeit von Duplex-Edelstahl und austenitischem Edelstahl entspricht der von AISI 316L. Die Beständigkeit gegen Loch- und Spaltkorrosion von hochchromhaltigem Duplex-Edelstahl mit 25% Cr, insbesondere Stickstoff, übertrifft die von AISI 316L.
- Es weist eine gute Beständigkeit gegen Korrosionsermüdung und Verschleiß auf. Geeignet für die Herstellung von Energieanlagen wie Pumpen und Ventilen unter bestimmten korrosiven Medienbedingungen.
- Gute mechanische Eigenschaften. Es besitzt hohe Festigkeit und Dauerfestigkeit mit einer doppelt so hohen Streckgrenze wie austenitischer Edelstahl 18-8. Die Bruchdehnung im Mischkristallzustand erreicht 251 TP3T, und die Kerbschlagzähigkeit AK (V-Kerbschlag) liegt über 100 J.
- Gute Schweißbarkeit und geringe Neigung zu Heißrissen. Vor dem Schweißen ist in der Regel kein Vorwärmen erforderlich, und nach dem Schweißen ist keine Wärmebehandlung notwendig. Es kann mit unterschiedlichen Werkstoffen wie austenitischem Edelstahl 18-8 oder Kohlenstoffstahl verschweißt werden.
- Der Warmumformtemperaturbereich von Duplex-Edelstahl mit niedrigem Chromgehalt (18% Cr) ist größer als der von austenitischem Edelstahl 18-8, und er weist eine geringe Wärmebeständigkeit auf. Er kann direkt gewalzt werden, um Stahlplatten ohne Schmieden herzustellen. Dualphasen-Edelstahl mit hohem Chromgehalt (25% Cr) ist etwas schwieriger warmumzuformen als austenitischer Edelstahl und eignet sich zur Herstellung von Produkten wie Blechen, Rohren und Drähten.
- Bei der Kaltverformung ist der Verfestigungseffekt größer als bei austenitischem Edelstahl vom Typ 18-8. Im Anfangsstadium der Verformung von Rohren und Platten ist eine erhebliche Spannung erforderlich, um die Verformung zu erreichen.
- Im Vergleich zu austenitischem Edelstahl weist es eine hohe Wärmeleitfähigkeit und einen niedrigen Längenausdehnungskoeffizienten auf, wodurch es sich für den Einsatz als Auskleidung für Anlagen und zur Herstellung von Verbundplatten eignet. Es ist außerdem geeignet für die Fertigung von Rohrkernen für Wärmetauscher und bietet eine höhere Wärmeaustauscheffizienz als austenitischer Edelstahl.
- Hochchromhaltiger ferritischer Edelstahl weist weiterhin verschiedene Sprödigkeitstendenzen auf und ist daher für den Einsatz bei Temperaturen über 300 °C ungeeignet. Je niedriger der Chromgehalt in Duplex-Edelstahl ist, desto weniger schädlich ist die gleichsprödige Phase.
Duplex-Edelstahl vereint die Eigenschaften von austenitischem und ferritischem Edelstahl durch seine Zweiphasenstruktur aus Austenit und Ferrit, wobei der Anteil beider Phasen nahezu identisch ist. Die Streckgrenze erreicht Werte von 400 bis 550 MPa und ist damit doppelt so hoch wie die von herkömmlichem austenitischem Edelstahl. Im Vergleich zu ferritischem Edelstahl weist Duplex-Edelstahl eine höhere Zähigkeit, eine niedrigere Sprödbruchtemperatur sowie eine deutlich verbesserte Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion und bessere Schweißeigenschaften auf. Gleichzeitig behält er einige Eigenschaften von ferritischem Edelstahl bei, wie beispielsweise Sprödigkeit bei 475 °C, hohe Wärmeleitfähigkeit, niedrigen Längenausdehnungskoeffizienten, Superplastizität und Magnetismus. Im Vergleich zu austenitischem Edelstahl bietet Duplex-Edelstahl eine höhere Festigkeit, insbesondere eine deutlich verbesserte Streckgrenze, sowie deutlich verbesserte Eigenschaften wie Beständigkeit gegen Lochfraß, Spannungsrisskorrosion und Korrosionsermüdung.
Duplex-Edelstahl lässt sich anhand seiner chemischen Zusammensetzung in vier Typen einteilen: Cr18, Cr23 (ohne Molybdän), Cr22 und Cr25. Cr25-Edelstahl wird in Normal- und Superduplex-Edelstahl unterteilt, wobei Cr22 und Cr25 am häufigsten verwendet werden. Der Großteil des in China eingesetzten Duplex-Edelstahls stammt aus Schweden. Zu den gängigen Sorten gehören 3RE60 (Cr18), SAF2304 (Cr23), SAF2205 (Cr22) und SAF2507 (Cr25).
