Corrosion Resistance and Fracture Toughness of Cryogenic-Treated X153CrMoV12 Tool Steel

Cryogenic treatment can be employed as an additional heat treatment step for martensitic steels, particularly high-carbon and high-alloy tool steels, to improve their mechanical properties and wear resistance. This enhancement results from a transformation of retained austenite and precipitation of finely distributed secondary carbides. The present study examines the impact of a shallow cryogenic treatment, performed between the quenching and tempering processes, on the corrosion resistance and fracture toughness of cold work tool steel X153CrMoV12. The influence of the shallow cryogenic treatment was evaluated using potentiodynamic polarization test, salt spray tests and three-point bending tests in various hydrogen charging conditions. In addition, the microstructure and phase transformation of the tool steel were investigated using high-resolution scanning electron microscopy, X-ray diffraction and dilatometer tests. The results suggest that the shallow cryogenic treatment followed by a single tempering cycle can slightly enhance the corrosion resistance of the steel. More importantly, the shallow cryogenic treatment positively affects fracture toughness and reduces hydrogen susceptibility. It is discussed how these improvements in the properties of the X153CrMoV12 steel are linked to the microstructural changes induced by the shallow cryogenic treatment. Die Kryobehandlung kann als zus & auml;tzlicher W & auml;rmebehandlungsschritt f & uuml;r martensitische St & auml;hle, insbesondere f & uuml;r kohlenstoffhaltige und hochlegierte Werkzeugst & auml;hle, eingesetzt werden, um deren mechanische Eigenschaften und Verschlei ss festigkeit zu verbessern. Diese Verbesserung resultiert aus einer Umwandlung von Restaustenit in Martensit und der Ausscheidung von feinstverteilten Sekund & auml;rkarbiden im Gef & uuml;ge. In der vorliegenden Studie werden die Auswirkungen einer Tieftemperaturbehandlung, die zwischen dem Abschrecken und Anlassen durchgef & uuml;hrt wird, auf die Korrosionsbest & auml;ndigkeit und Bruchz & auml;higkeit des Kaltarbeitsstahls X153CrMoV12 untersucht. Der Einfluss der Tieftemperaturbehandlung wurde mithilfe von potentiodynamischen Polarisationstests, Salzspr & uuml;hnebeltests und 3-Punkt-Biegeversuchen f & uuml;r verschiedene Wasserstoffbeladungszust & auml;nde bewertet. Dar & uuml;ber hinaus wurden das Gef & uuml;ge und die Phasenumwandlung des Werkzeugstahls mittels hochaufl & ouml;sender Rasterelektronenmikroskopie, R & ouml;ntgenbeugung und Dilatometertests untersucht. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Tieftemperaturbehandlung, gefolgt von einem einzigen Anlasszyklus, die Korrosionsbest & auml;ndigkeit des Stahls verbessern kann. Noch wichtiger ist, dass die Tieftemperaturbehandlung die Bruchz & auml;higkeit positiv beeinflusst und die Neigung zur Wasserstoffspr & ouml;digkeit verringert. Es wird er & ouml;rtert, wie diese Verbesserungen der Eigenschaften des X153CrMoV12-Stahls mit den durch die Tieftemperaturbehandlung hervorgerufenen mikrostrukturellen Ver & auml;nderungen zusammenh & auml;ngen.