The corrosion behavior of carbon containing martensitic stainless steels depends strongly on the applied heat treatment which determines the distribution of carbon and chromium in the microstructure. This work's focus is on the effect of solution annealing on microstructure, hardness and the resulting corrosion resistance of the martensitic stainless steel X46Cr13. Solution annealing was performed at selected temperatures based on thermodynamic calculations of the chromium and carbon contents in solid solution and the chemical composition of the remaining carbides as function of temperature. The corrosion resistance was investigated with electrochemical potentiodynamic reactivation (EPR) and the KorroPad (KP) technique. The results indicate a large influence of the solution treatment temperature, duration and cooling rate on passivation behavior and pitting corrosion resistance. Higher solution annealing temperatures increase the amount of chromium and carbon dissolved in solid solution resulting in easier passivation and higher hardness. If diffusion is enabled by slow air-cooling, chromium depletion was detected causing high susceptibility to pitting corrosion.

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KurzfassungHärte und Korrosionsbeständigkeit sind die wichtigsten Qualitätsmerkmale von Schneidwaren. Diese werden nur durch eine optimal durchgeführte Wärmebehandlung des martensitischen nichtrostenden Stahls 1.4116 (X50CrMoV15) erreicht. In der industriellen Fertigung wird die Korrosionsbeständigkeit von Schneidwaren durch Wechseltauchversuche überprüft, die herstellerübergreifend eine große Schwankung der Korrosionsbeständigkeit belegen. In den letzten Jahren wurden neue elektrochemische Untersuchungsmethoden für die Werkstoffgruppe der martensitischen nichtrostenden Stähle entwickelt, welche die geringe Lochkorrosionsbeständigkeit von Schneidwaren auf das Phänomen der Chromverarmung zurückführen. Derzeit wird in der wissenschaftlichen und in der industriellen Gemeinschaft der Schritt des Anlassens als Hauptursache der Chromverarmung angesehen. Bei Schneidwaren sind die Anlasstemperaturen aber zu gering, um die auftretende Chromverarmung zu erklären. Aus diesem Grund wurden drei verschiedene Wärmebehandlungsparameter (Austenitisierungsdauer, Abkühlgeschwindigkeit und Anlasstemperatur) systematisch untersucht, um deren Beitrag zur Chromverarmung darzustellen. Dazu wurde die Untersuchungsmethode der elektrochemisch potentiodynamischen Reaktivierung (EPR) eingesetzt, die sehr sensibel auf Veränderungen im Gefüge reagiert und den Grad an Chromverarmung ermittelt. Außerdem wurden KorroPad-Prüfungen durchgeführt und kritische Lochkorrosionspotentiale ermittelt, um den Zusammenhang zwischen Chromverarmung und Lochkorrosionsbeständigkeit herzustellen. Die Ergebnisse aller Untersuchungen verdeutlichen, wie eng das Prozessfenster ist, in dem Schneidwaren mit hoher Korrosionsbeständigkeit hergestellt werden können.

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The pitting corrosion resistance of stainless steels can be assessed with the KorroPad test in a very simple, quick and inexpensive way. The KorroPad is therefore an interesting alternative to time-consuming long-term tests and complex electrochemical investigations for manufacturers, processors and users of stainless steels. In this article, the basic functionality of the KorroPad is described and selected examples from industry and research illustrate it´s application. The assessment of grinding processes and post-weld treatment are first presented as relevant examples regarding industrial surface treatments on the pitting corrosion resistance. Subsequently, current research to the modification of the KorroPad test is presented, which shows the specific detection limit of KorroPads on binary Fe-Cr reference alloys. Finally, modified KorroPads are used to detect microstructure related susceptibility to pitting corrosion induced by sensitizing heat treatment. The KorroPad enables the creation of a sensitization T-t diagram based on the pitting corrosion resistance.