Die ferritisch- austenitische Gefügestruktur der Duplex-Stähle wird durch ausgewogene Balance der Legierungselemente Chrom, Nickel, Molyndän, Mangan und Stickstoff erreicht und resultiert in höheren Dehngrenzen und verbesserter Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion. Duplex-Stähle finden vielfältige Anwendungen unter höchst korrosiven Bedingungen in unterschiedlichsten Industriesparten, z.B. Öl/Gas & CPI.
Nichtrostende Duplex-Stähle weisen eine Struktur aus rund 50 % ferritischem und rund 50 % austenitischem Gefüge auf. Um diese Mischstruktur zu erzielen, werden Ferritbildner (Cr, Mo, Si, W…) und Austenitbildner (Ni, N, Mn) in ein ausgewogenes Verhältnis zueinander gebracht. Das Ferrit-Austenit-Gleichgewicht wird nicht nur von der Legierungszusammensetzung bestimmt, sondern auch von der Wärmebehandlung.
Die Einordnung der nichtrostenden Duplex-Stähle erfolgt nach ihrer Korrosionsbeständigkeit, die wiederum von den Legierungselementen abhängt. Die geläufigste Kennzahl hierfür ist die Pitting Resistance Equivalent Number (PREN) berechnet nach der Formel %Cr + 3,3 %Mo + 16-30 %N.
Lean-Duplex-Sorten (wie z.B. EN 1.4362/UNS S32304) haben einen PREN-Wert von 22 bis 27, einen vergleichsweise niedrigen Nickelgehalt und sind nicht oder nur niedrig mit Molybdän legiert. Sie eignen sich am besten für weniger aggressive Bedingungen.
Standard-Duplex-Stähle (der verbreitetste Vertreter ist die Sorte EN 1.4462/ UNS S32205) haben einen PREN-Wert zwischen 28 und 38, enthalten 22 % Chrom und 3 % Molybdän. Sie decken den mittleren Bereich der Korrosionsbeständigkeit ab.
Super-Duplex-Stähle (z.B. die Sorte EN 1.4507/UNS S32520) liegen beim PREN-Wert im Bereich von 39 bis 45 und sind mit 25 % Chrom, 3,5 % Molybdän und 0,22 % bis 0,3 % Stickstoff legiert.
Hyper-Duplex-Stähle haben einen PREN-Wert > 45. Super- und Hyper-Duplex-Stähle sind für besonders aggressive Bedingungen bestimmt, meist in der Öl- und Gasindustrie.
Duplex- Stähle haben üblicherweise eine doppelt so hohe Dehngrenze wie austenitische Standardsorten und sind proportional zu Ferritanteil magnetisierbar. Gegenüber den austenitischen Standardsorten weisen die Duplex-Stähle, i. W. aufgrund des niedrigeren Ni-Gehaltes eine höhere Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion auf.
Aufgrund der starken Ausscheidungsneigung und damit verbundener Versprödung ist die Dauer- Einsatztemperatur aller Duplex-Stähle auf ca. max. 300°C begrenzt und bei der Herstellung sind daher Größen/Wanddickenbeschränkungen zu berücksichtigen.