Evolution of Microstructure and Mechanical Properties of a High Co-Ni Steel

Titel in Übersetzung: Gefügeentwicklung und mechanische Eigenschaften eines hoch Co-Ni legierten Stahles

Marina Gruber

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

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Abstract

In der vorgelegten Dissertation wurde ein Stahl mit 11 wt.% Ni, 13,5 wt.% Co, 2,9 wt.% Cr, 1,2 wt.% Mo, 0,22wt.% C bezüglich seiner Mikrostrukturentwicklung während der Wärmebehandlung sowie seiner Struktur - Eigenschaftsbeziehung charakterisiert. Dieser Stahl ist im Bereich der „Secondary hardening high Co-Ni steels“ einzuordnen, die ausgezeichnete Zähigkeitseigenschaften in Kombination mit guten Härte- und Festigkeitswerten aufweisen. Diese ausgezeichneten Zähigkeitseigenschaften werden den dünnen Austenitfilmen, die sich während des Anlassens bilden und eine hohe Stabilität gegenüber einer Martensitumwandlung haben, zugeschrieben. Ziel dieser Arbeit war es den Einfluss der Wärme- und Tiefkühlbehandlung auf das Gefüge des untersuchten Stahles zu analysieren und in weiterer Folge die Auswirkungen der Mikrostruktur auf die Zähigkeitseigenschaften zu bestimmen. Das Gefüge des untersuchten Stahles ist komplex und besteht im wärmebehandelten Zustand aus Martensit, Sekundärhärtekarbiden, Rest- und Anlassaustenit. Die Charakterisierung der Mikrostruktur wurde an austenitisierten, tiefgekühlten und angelassenen Zuständen mit Hilfe von Atomsondenuntersuchungen, Raster- und Transmissionselektronenmikroskopie Messungen durchgeführt. Zusätzlich wurde mit diesen Methoden auch die chemische Zusammensetzung der einzelnen Phasen bestimmt. Untersuchungen mittels Röntgendiffraktometrie erfolgten um die Entwicklung des Austenitgehalts in Abhängigkeit von verschiedenen Wärmebehandlungen abzubilden. Außerdem wurde durch die Veränderung der Gitterkonstanten von Austenit und Martensit auf eine Änderung der chemischen Zusammensetzung dieser Phasen geschlossen. Um die Bildungs- und Umwandlungsprozesse der Karbide, des Rest- und Anlassaustenits zu analysieren, wurden Dilatometeruntersuchungen durchgeführt. Es erfolgten außerdem kinetische Berechnungen mit DICTRA und MatCalc, um die experimentellen Ergebnisse zu bekräftigen und um ein abgerundetes Bild der mikrostrukturellen Vorgänge beim Anlassen zu bekommen. Schlussendlich wurden auch Zugversuche und Bruchzähigkeitsmessungen durchgeführt, um die Auswirkungen des Gefüges auf die mechanischen Eigenschaften zu bestimmen. Aufgrund dieser Untersuchungen konnte festgestellt werden, dass der Anlassaustenit stark an Nickel angereichert und somit stabilisiert ist, jedoch der Restaustenit durch das Anlassen abgesehen vom Kohlenstoffgehalt keine chemischen Veränderungen aufweist. Da dieser Restaustenit daher nicht stabilisiert ist, wandelt er beim Abkühlen nach dem Anlassen um und reduziert dadurch die Zähigkeit der Legierung. Zusätzlich wurde beobachtet, dass auch die Karbidausscheidungsprozesse, die vom Restaustenitgehalt beeinflusst werden, einen maßgeblichen Einfluss auf die Zähigkeits- und Festigkeitswerte des untersuchten Stahles haben.
Titel in ÜbersetzungGefügeentwicklung und mechanische Eigenschaften eines hoch Co-Ni legierten Stahles
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Ebner, Reinhold, Beurteiler A (intern)
  • Kolednik, Otmar, Beurteiler B (intern)
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2016

Bibliographische Notiz

gesperrt bis 27-04-2021

Schlagwörter

  • martensitischer Stahl
  • Entwicklung der Phasen
  • Anlassaustenit
  • Restaustenit
  • Stabilität der Phasen
  • Zähigkeit
  • kinetische Berechnungen

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