Duplex und Superduplex schweißen: Ferritgehalt, Zusatz, Gas und Wärmeführung

Von Robert Lahnsteiner, Schweißfachingenieur (SFI/IWE) · Stand: November 2026

Duplexstähle bestehen etwa zur Hälfte aus Ferrit und zur Hälfte aus Austenit. Der Austenit bringt Zähigkeit und allgemeine Korrosionsbeständigkeit, der Ferrit Festigkeit und Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion. Beim Schweißen kommt es darauf an, dieses Gleichgewicht zu erhalten.

Im Lieferzustand ist das Gefüge durch Lösungsglühen bei 1020 bis 1100 °C und schnelles Abkühlen eingestellt: eine ferritische Grundmasse mit etwa 45 bis 60 % Austenit. Gegenüber austenitischen Stählen bieten Duplexstähle:

• deutlich höhere Festigkeit, die dünnere Wände erlaubt,
• sehr gute Beständigkeit gegen Lochkorrosion,
• höhere Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion, besonders in chloridhaltigen Medien,
• geringere Wärmeausdehnung.

Geschweißt werden Duplexstähle im Allgemeinen zwischen −50 und +250 °C eingesetzt, Superduplexstähle bis +220 °C.

Unterschieden wird nach der Wirksumme PRE, die die Beständigkeit gegen Lochkorrosion beschreibt: Duplex unter 40, Superduplex ab 40. Lean-Duplex-Sorten enthalten wenig oder kein Molybdän.

PRE = % Cr + 3,3 · % Mo + 16 · % N

Sorten nach EN 10088 mit Richtwerten der Wirksumme nach DVS 0946. Für wolframhaltige Sorten wird die Wirksumme teils mit Wolfram gerechnet. Zur Wirksumme siehe auch Was Edelstahl nichtrostend macht.

Duplexstahl erstarrt zunächst rein ferritisch. Erst beim Abkühlen wandelt sich ein Teil des Ferrits in Austenit um. Beim Schweißen bleibt dafür wenig Zeit, deshalb enthält die Naht mehr Ferrit als der Grundwerkstoff.

• Abkühlzeit t12/8: Maßgeblich ist die Zeit zwischen 1200 und 800 °C. Sie muss lang genug sein, damit sich genug Austenit bildet.
• Überlegierte Zusätze: Schweißzusätze enthalten mehr Nickel und Stickstoff als der Grundwerkstoff. Beide fördern den Austenit und gleichen die kurze Abkühlzeit aus.
• Zu lange heiß ist auch schlecht: Bei langem Verweilen zwischen etwa 300 und 1000 °C bilden sich Sigma-Phase, Chi-Phase, Chromnitride und Karbide; um 475 °C droht Versprödung. Das kostet Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit.

Grundlagen zum Gefüge stehen unter Gefüge, Deltaferrit und Heißrisse.

DVS 0946 empfiehlt im Schweißgut 30 bis höchstens 70 FN. Darunter sinkt die Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion, darüber leiden Zähigkeit, Verformbarkeit und Korrosionsbeständigkeit.

• Mit dem Grundwerkstoff aufgemischtes Schweißgut hat in der Regel mehr Ferrit. Im WIG-Schweißgut gelten bis 85 FN im Allgemeinen noch als zulässig.
• Für den Austenitanteil nennt DVS 0946 ebenfalls 30 bis 70 %, wenn nicht lösungsgeglüht wird.
• Messen: magnetisch nach ISO 8249. Die Auswertung am Schliff hat sich in Ringversuchen als unzuverlässig erwiesen, weil der Ferrit sehr fein und ungleichmäßig verteilt ist.
• Abschätzen: mit dem WRC-1992-Diagramm, das bis 100 FN reicht und Stickstoff und Kupfer berücksichtigt. Schaeffler und DeLong decken den Duplexbereich nicht zuverlässig ab: Schaeffler-, DeLong- und WRC-Rechner.

Für Duplex ist der Typ 22 9 3 N L (AWS 2209) der meistverwendete Zusatz, für Superduplex 25 9 4 N L (2594). Beide sind gegenüber dem Grundwerkstoff mit Nickel überlegiert.

Nach DVS 0946, ISO 14343 und ISER-Merkblatt 823. Basisch umhüllte Stabelektroden liefern höhere Zähigkeit als rutile und werden für Wurzeln vor dem Unterpulverschweißen bevorzugt. Die Hinweise von Stahl- und Zusatzhersteller gehen vor.

Die Zusatzauswahl für alle Edelstähle: Den Schweißzusatz wählen.

Stickstoff im Schutzgas fördert den Austenit und gleicht Stickstoffverluste aus. Wasserstoff gehört nicht ins Schweißgas, weil er Duplexstahl verspröden kann.

• Nicht zu viel Stickstoff: Zu hohe Gehalte im Schweißgut führen zu Poren und Chromnitriden. Beim WIG-Schweißen nimmt die Naht weniger Stickstoff auf als beim MSG-Schweißen, bei vielen Lagen mehr.
• Sauerstoff im Gas kann die Zähigkeit des Schweißguts etwas mindern.
• Superduplex mit MSG neigt zu Poren. Untersuchungen zeigten die besten Ergebnisse mit Argon, etwa 30 % Helium und sehr wenig CO₂ um 0,5 %. Noch weniger CO₂ macht den Lichtbogen unruhig. Auch die Drahtcharge spielt eine Rolle.
• Wurzelschutz mit Argon, Stickstoff oder Argon-Stickstoff. Wasserstoffhaltige Gase nur mit höchstens 10 % H₂, besser 5 %, und nur ohne Spalt, damit nichts in den Lichtbogen gelangt.

Mehr unter Schutzgase und Wurzelschutz und Formieren.

Duplex braucht ein Wärmefenster: genug Wärme für den Austenit, nicht so viel, dass sich Sigma-Phase bildet.

• Streckenenergie nach DVS 0946: Duplex 5 bis 25 kJ/cm, Superduplex 2 bis 15 kJ/cm.
• Zwischenlagentemperatur: Duplex höchstens 250 °C nach DVS 0946 (DVS 0931 nennt 150 °C), Superduplex höchstens 150 °C.
• Superduplex mit hohen Anforderungen: In der Fachliteratur wird für das WIG-Schweißen auch empfohlen, die Zwischenlagentemperatur auf 100 °C und die Streckenenergie auf 10 kJ/cm zu begrenzen. Wird die Wurzel mit hoher Energie überschweißt, kann ihre Lochkorrosionsbeständigkeit sinken.
• Vorwärmen ist meist nicht nötig, weil moderne Duplexstähle über 0,15 % Stickstoff enthalten. Ab etwa 10 mm Wanddicke kann 100 °C sinnvoll sein, um Eigenspannungen zu senken, ebenso bei Wurzeln und unterschiedlichen Wanddicken unter hoher Spannung.
• Nicht künstlich kühlen: Druckluft oder Wasser zwischen den Lagen ist nicht zulässig.

Berechnung der Streckenenergie: Wärmeeinbringung und Zwischenlagentemperatur.

Wenig Aufmischung, immer mit Zusatz, größere Fugenwinkel.

• Fugenwinkel 70 bis 80° statt 60°: Das Schmelzbad ist zähflüssiger, ein enger Winkel begünstigt Bindefehler.
• Beim WIG-Schweißen genug Zusatz zugeben. Schweißen ohne Zusatz und kosmetisches Überschmelzen der Naht vermeiden, weil das Schweißgut sonst zu ferritisch wird. Ohne Zusatz geht es nur an dünnen, frei schrumpfenden Teilen, mit anschließendem Lösungsglühen, möglichst Rissprüfung und stickstoffhaltigem Schutzgas.
• Heftstellen mit Zusatz: Sie kühlen schnell ab, werden ferritreich und können reißen. Gegebenenfalls vorwärmen.

Mehr dazu: Nahtvorbereitung und Heften.

In der Regel ist keine Wärmebehandlung nötig. Wenn doch, kommt nur das Lösungsglühen in Frage.

Es löst intermetallische Phasen auf und stellt das Ferrit-Austenit-Verhältnis wieder ein: schnell aufheizen, 1020 bis 1050 °C, 5 Minuten nach vollständiger Durchwärmung halten, dann in Wasser abschrecken. Wird lösungsgeglüht, ist im Schweißgut vorher auch ein geringerer Austenitanteil hinnehmbar, Risse in fast rein ferritischem Schweißgut müssen aber vermieden werden.

Kann ich Duplex mit 316L schweißen?

Für Duplex mit Duplex nicht: Die Naht hätte weniger Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit als der Grundwerkstoff. Für die Verbindung von 1.4462 mit einem austenitischen Stahl sind 22 9 3 N L und 19 12 3 L beide geeignet.

Warum hat meine Naht mehr Ferrit als das Blech?

Weil die Umwandlung in Austenit beim schnellen Abkühlen nach dem Schweißen nicht vollständig abläuft. Überlegierte Zusätze, genug Wärme und Stickstoff im Gas wirken dagegen.

Kann ich Duplex mit Formiergas formieren?

Bedingt: höchstens 10 % Wasserstoff, besser 5 %, und ohne Spalt. Einfacher sind Argon, Stickstoff oder Argon-Stickstoff.

Was ist Lean Duplex?

Duplexsorten mit wenig Molybdän und Nickel, etwa 1.4362. Sie sind preisgünstiger, ihre Wirksumme liegt niedriger. Geschweißt werden sie mit Zusätzen vom Typ 23 7 N L oder 22 9 3 N L.

Die Reihe vom Werkstoff über Verfahren, Gas und Nahtschutz bis zur geprüften Naht. Den Überblick gibt die Seite Schweißen nichtrostender Stähle.

1. Was Edelstahl nichtrostend macht
2. Gefüge, Deltaferrit und Heißrisse
3. Den Schweißzusatz wählen
4. Verfahren im Überblick
5. Schutzgase
6. Wärmeeinbringung und Zwischenlagentemperatur
7. Nahtvorbereitung und Heften
8. Wurzelschutz und Formieren
9. Anlauffarben, Beizen, Passivieren
10. Edelstahl mit unlegiertem Stahl verbinden
11. Nahtfehler und Korrosionsschäden
12. Prüfung und Arbeitsschutz