9–12% Cr steels are widely used in turbine parts in steam power plants because of their good mechanical properties and corrosion resistance at elevated temperatures. However, parts like valve seats and spindles are prone to oxidation, particle erosion or wear. This requires the application of protective coatings with adequate mechanical properties, wear and spalling resistance. Cobalt based coatings like Stellite 6 are applied for service temperatures up to 550°C, but steam temperatures of up to 700°C are planned for future power plants in order to decrease the CO2 exhaustion. In this work, the interfacial microstructure of Stellite 6 coated 12% Cr steel before and after long term annealing at elevated temperatures (up to 625°C and 10 000 h) was characterized. The experimental results were compared with the results of additional thermodynamic simulations. It could be shown that a thin (˜20 μm), hard and brittle interlayer with a complex microstructure forms during annealing, which can affect the long term integrity of such components.
9–12% Cr Stähle sind aufgrund ihrer guten mechanischen Eigenschaften und der relativ guten Korrosionsbeständigkeit bei erhöhten Temperaturen weitverbreitete Werkstoffe für Turbinenkomponenten in Dampfkraftwerken. Bestimmte Teile wie Ventilsitze oder ‐spindeln unterliegen einer ausgeprägten Beanspruchung verursacht durch Oxidation, Partikelerosion und Reibverschleiß. Aus diesem Grund werden häufig Schutzschichten mit angepassten mechanischen Eigenschaften, guten Verschleißeigenschaften sowie geringer Neigung zum Ablösen vom Grundwerkstoff eingesetzt. Beschichtungen aus Kobaltbasislegierungen wie z. B. Stellit 6 werden schon seit langen bei Betriebstemperaturen bis ca. 550°C verwendet. Für die Zukunft sind jedoch Frischdampftemperaturen von 700°C und mehr geplant, wodurch die CO2‐Emission von Kraftwerken reduziert werden soll. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die grenzflächennahe Mikrostruktur von mit Stellit 6 beschichtetem 12%Cr‐Stahl vor und nach einer Langzeitauslagerung bis zu 10 000 h bei Temperaturen von bis zu 625°C charakterisiert. Die experimentellen Ergebnisse wurden mit den Ergebnissen ergänzender thermodynamischer Simulationen verglichen. Es konnte gezeigt werden, dass eine dünne (˜20 μm) harte und spröde Reaktionszwischenschicht mit komplexer Mikrostruktur während der Auslagerung entsteht, die sich negativ auf die Langzeitstabilität von entsprechenden Komponenten auswirken kann.