Atomsondenuntersuchungen zur Diffusion von Si, Mn und Cr in einem perlitischen Stahl

Armin Proyer

    Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

    Abstract

    Wird ein Stahl aus dem Austenitgebiet abgekühlt, so kommt es beim Erreichen der Ar1 Temperatur zur eutektoiden Reaktion. Dabei bildet sich, durch eine diffusionsgesteuerte Umlagerung der Legierungselemente, das Phasengemenge Perlit. Steht für diese Umwandlung nicht genügend Zeit zur Verfügung, so kann es, aufgrund der trägen Diffusion der Substitutionsatome, zu Konzentrationsgradienten an den Grenzflächen zwischen Ferrit und Zementit kommen. Das Ziel dieser Arbeit war es, den Einfluss der Abkühlbedingungen auf die Diffusionsfähigkeit und auf die Verteilung der Legierungselemente Si, Mn und Cr an den Ferrit-Zementit-Grenzflächen zu untersuchen. Zusätzlich wurde überprüft, ob durch die Konzentrationsgradienten eine Auswirkung auf die Härte des Materials feststellbar ist. Für die Untersuchung der Elementverteilung wurde die Atomsondentomographie eingesetzt. Es zeigt sich, dass von den gewählten Parametern die Abkühlrate den stärksten Einfluss auf die Konzentrationsgradienten aufweist. Bei steigender Abkühlgeschwindigkeiten sinkt die Lamellendicke, ab welcher Konzentrationsgradienten gefunden werden können. Dies kann dadurch erklärt werden, dass die eutektoide Umwandlung bei einer niedrigeren Temperatur beginnt und dadurch die Diffusionsfähigkeit der Atome eingeschränkt ist. Zusätzlich verkürzt sich die Dauer des Abkühlvorgangs, wodurch weniger Zeit für die Diffusion zur Verfügung steht. Des Weiteren zeigte sich, dass der Einfluss der Abkühlbedingungen auf die Elementverteilung in Zementit nicht durch die Diffusionskoeffizienten aus der MOBFE5 Datenbank erklärbar ist. Es ist daher notwendig, den präexponentiellen Term um einen Faktor von mindestens 150 zu erhöhen. Die Untersuchung von Härte und Perlitlamellenabstand entsprechend der Hall-Petch Beziehung zeigt keine Abweichungen von dem zu erwartenden, linearen Verhalten, weshalb ein signifikanter Einfluss der Konzentrationsgradienten auf die mechanischen Eigenschaften ausgeschlossen werden kann.
    Titel in ÜbersetzungAtom Probe Tomography Investigation of the Diffusion of Si, Mn, and Cr in a Pearlitic Steel
    OriginalspracheDeutsch
    QualifikationDipl.-Ing.
    Gradverleihende Hochschule
    • Montanuniversität
    Betreuer/-in / Berater/-in
    • Schnitzer, Ronald, Betreuer (intern)
    • Landefeld, Andreas, Mitbetreuer (intern)
    Datum der Bewilligung22 Okt. 2021
    PublikationsstatusVeröffentlicht - 2021

    Bibliographische Notiz

    gesperrt bis 14-09-2026

    Schlagwörter

    • Atomsondentomographie
    • APT
    • Elementverteilung
    • Abkühlbedingungen
    • Abkühlrate
    • Abkühlgeschwindigkeit
    • Haltedauer
    • Haltezeit
    • Haltetemperatur
    • Grenzfläche
    • Ferrit
    • Zementit
    • Diffusion
    • Diffusionsfähigkeit
    • Si
    • Mn
    • Cr
    • Perlit
    • hypereutektoid
    • Hall-Petch
    • Härte
    • Perlitlamellenabstand

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