Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte – FZKA 7065

Creep of the austenitic steel AISI 316 L(N) – Experiments and Models –

M. Rieth, A. Falkenstein, P. Graf, S. Heger, U. Jäntsch, M. Klimiankou, E. Materna-Morris, H. Zimmermann

Abstract
This report provides a general review on deformation mechanisms relevant for metallic materials. Different mechanisms are described by rate equations which are derived and discussed in detail. For the example of an austenitic 17Cr12Ni2Mo steel (AISI 316 L(N) or DIN 1.4909) these equations are applied to experimental creep data from own investigations at IMF-I (especially long-term creep tests with creep times of up to 10 years) and from NRIM, Japan. Step-by-step a steady-state creep model is set up that is able to predict creep behaviour in a wide temperature and stress range. Due to the small number of adjustable parameters it may also be easily adapted to other materials. Since austenitic stainless steels are well known for their problematic aging behaviour at elevated temperatures, microstructure and precipitation formation as well as their impact on creep are outlined above all.

Kriechverhalten des austenitischen Stahls AISI 316 L(N) – Experimente und Modelle –

Zusammenfassung
Der vorliegende Bericht beinhaltet eine allgemeine Übersicht über Verformungsmechanismen, die bei metallischen Werkstoffen auftreten können. Dabei werden Gleichungen für die unterschiedlichen Mechanismen hergeleitet und ausführlich diskutiert. Am Beispiel eines austenitischen 17Cr12Ni2Mo-Stahls (AISI 316 L(N) oder DIN 1.4909) findet dann die Anwendung dieser Gleichungen auf experimentelle Kriechdaten aus eigenen Untersuchungen im IMF-I (insbesondere Langzeitkriechuntersuchungen mit Versuchszeiten von bis zu 10 Jahren) und von NRIM, Japan statt. Dadurch wird schrittweise ein Modell für das stationäre Kriechen aufgestellt, das das Kriechverhalten in einem weiten Temperatur- und Spannungsbereich vorhersagen kann. Auf Grund der wenigen anzupassenden Parameter kann es auch leicht auf andere Werkstoffe angewandt werden. Da austenitische rostfreie Edelstähle für ihr problematisches Alterungsverhalten bei höheren Temperaturen bekannt sind, wird vor allem auch die Mikrostruktur, die Bildung von Ausscheidungen und deren Einfluss auf das Kriechen dargestellt.

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