Das heißisostatische Pressen (HIP) kombiniert eine Wärmebehandlung mit hohem isostatischem Druck, um beispielsweise die mechanischen Eigenschaften von gegossenem oder additiv gefertigtem Stahl zu verbessern. Der durch ein Prozessgas aufgebaute Druck kann Werte bis zu 200 MPa erreichen. Konventionell wird Argon (Ar) als Prozessgas verwendet, jedoch können auch Stickstoff (N₂) oder N₂/Ar-Gemische eingesetzt werden. Wird N₂ für HIP von Stahl genutzt, können die hohen Temperaturen des thermochemischen Prozesses, typischerweise etwa 1100 – 1200 °C, die Dissoziation von Stickstoffmolekülen an der Metalloberfläche bewirken, wodurch atomarer Stickstoff (N) in das Stahlgitter eindiffundieren kann. Durch anschließendes internes Abschrecken in der HIP bleibt N in interstitieller Lösung, wodurch die mechanischen Eigenschaften oder die Korrosionsbeständigkeit von nichtrostendem Stahl verbessert werden können.

Die vorliegende Studie untersucht den thermochemischen HIP-Prozess für den ferritischen Edelstahl X6Cr17 (DIN EN 1.4016) in einer N₂-Atmosphäre. Die Analyse des thermochemisch wärmebehandelten 1.4016 zeigt die Bildung einer mehrphasigen Mikrostruktur. Die Einbringung erhöhter N-Gehalte in Kombination mit dem hohen Druck des thermochemischen HIP-Prozesses resultiert in einer signifikanten Stabilisierung des Austenits, sodass dieser beim Abkühlen stabil bleiben kann. Eine schnelle Abkühlung am Ende der thermochemischen HIP-Wärmebehandlung kann N in interstitieller Lösung halten und die Nitridbildung während der Abkühlung verhindern. Abhängig von der Abkühlrate und dem durch thermochemisches HIP interstitiell gelösten N-Gehalt können verschiedene ein- und mehrphasige Mikrostrukturen, die beispielsweise aus Austenit, Martensit oder Bainit bestehen, in ferritischem Stahl eingestellt werden. Die Möglichkeit, die Mikrostrukturbildung in einem ferritischen Stahl zum Beispiel durch Anpassung des Stickstoffpartialdrucks zu steuern, birgt großes Potenzial für eine Vielzahl industrieller und technologischer Anwendungen in der Zukunft.