Das Zustandsschaubild FeO–NiO und die Gleichgewichte zwischen FeO-NiO-(Al2O3-)Schlacken und Eisen-Nickel-Schmelzen bei Temperaturen der Stahlerzeugung

Reaktionen zwischen Eisen, Nickel, Nickel(II)-oxyd und Eisen(II)-oxyd. Aufstellung des Zustandsschaubilds FeO–NiO durch Differential-Thermoanalyse. Bad-Schlacken-Gleichgewichte zwischen Eisen-Nickel-Schmelzen und FeO-NiO-Schlacken des Systems Eisen–Nickel–Sauerstoff bei 1560 bis 1640 °C. Al₂O₃-Gehalte der FeO-NiO-Schlacken. Sauerstofflöslichkeit unter FeO-NiO-Al₂O₃-Schlacken. Aktivitäten und Gleichgewichte in den untersuchten Bad- und Schlackenphasen.     

Gleichgewichtsuntersuchungen im System Eisen–Mangan–Sauerstoff

Überprüfung der Gleichgewichte zwischen der flüssigen Oxidphase und Eisen. Bestimmung der Zusammensetzung der sättigenden festen Mischkristalle. Bestimmung der Ausscheidungsfläche der (Fe, Mn)O-Mischkristalle im System Fe–Mn–O. Untersuchung der Metall-Schlacke-Gleichgewichte. Entwurf des Dreistoffsystems Eisen–Mangan–Sauerstoff bis zu einem Massengehalt des Sauerstoffs von etwa 28%.     

Ermittlung der Zinkaktivität in flüssigen Kobalt- und Nickel-Legierungen

Ermittlung der Zinkaktivität in Kobalt-Zink- und Nickel-Zink-Schmelzen. Darstellung der Aktivitätsverläufe im System Kobalt–Zink für 1540°C und Molenbrüche bis zu x_Zn = 0,025 sowie im System Nickel–Zink für 1475°C und Molenbrüche bis zu x_Zn = 0,08.     

Ausscheidungsreaktionen im System Eisen–Mangan

Ermittlung der Gleichgewichtsverhältnisse im System Eisen–Mangan im Temperaturbereich zwischen 780 und 800 °C bei Stoffmengengehalten an Mangan (Mangangehalten in Atom-%) bis zu 8%. Kinetik der Ausscheidungen aus übersättigten α- und γ-Mischkristallen in eisenreichen Legierungen des Systems Eisen–Mangan. Ermittlung der Mengenfunktionen nach dem zweidimensionalen Punktverfahren und Auswertung nach Johnson-Mehl und Austin-Rickett. Untersuchung der in Abhängigkeit von der Temperatur unterschiedlich ablaufenden Ausscheidung aus martensitischem Ausgangsgefüge. Vergleich der Ausscheidungsverhältnisse mit denen im System Eisen–Nickel.     

Die Phosphoraktivität im flüssigen Eisen und ihre Beeinflussung durch Nickel,Mangan und Chrom

Temperaturabhängigkeit des Gleichgewichtes von Phosphordampf mit flüssigem Eisen; Wirkungsparameter ?^P_P zwischen 1515 und 1650 °C; Beeinflussung der Phosphoraktivität im flüssigen Eisen durch Nickel, Mangan und Chrom; Phosphoraktivität im System Nickel-Phosphor. Phosphoraktivität im flüssigen an Kohlenstoff gesättigtem Eisen bei gleichzeitiger Anwesenheit von Silizium, Nickel, Mangan und Chrom.     

Untersuchungen zum Mangan-Sauerstoff-Gleichgewicht im flüssigen Eisen bei 1600 °C

Ermittlung von Gleichgewichtsbeziehungen zwischen Mangan und Sauerstoff in flüssigem Eisen bei Gehalten von 0,4 bis 1% Mn über EMK-Messungen mit einem Zirkondioxid-Festelektrolyten und einer Chrom-Chromoxid-Vergleichselektrode der Konzentrationskette Pt | Cr, Cr₂O₃ ‖ ZrO₂ · CaO ‖ [O]_Fe | Fe. Überprüfung der Brauchbarkeit der verwendeten Meßzelle. Bestimmung der freien Standardenthalpie der Reaktion 1/2 {O₂} ? [O] sowie des Aktivitätskoeffizienten γ⁰_o im System Eisen–Sauerstoff. Berechnung der freien Standardenthalpie der Reaktion (FeO)_ι + [Mn] ? (MnO)_ι + Fe aus den Meßergebnissen zu ΔG⁰ = – 8,6 ± 1,3 kcal/mol und Erörterung über die Abweichungen zu im Schrifttum angegebenen ΔG⁰-Werten.     

Untersuchung der α/γ-Umwandlung in hochreinen Zweistofflegierungen des Eisens mit Molybdän,Vanadin, Wolfram,Niob, Tantal,Zirkon und Kobalt

Suszeptibilitätsmessungen an eisenreichen Zweistofflegierungen bei Temperaturen bis su 1400°C. Ermittlung der Grenzen des Zweiphasengebietes in den Systemen Eisen–Molybdän, Eisen–Vanadin, Eisen–Wolfram, Eisen–Niob, Eisen–Tantal, Eisen–Zirkon und Eisen–Kobalt. Ermittlung des Existenzbereiches der ?-Phase in den Systemen Eisen–Niob, Eisen–Tantal und Eisen–Zirkon. Errechnung thermodynamischer Gröβen aus den ermittelten Phasengrenzen. Ihre Zuordnung zu der Ordnungszahl der Legierungselemente im periodischen System. Vergleich der Untersuchungsergebnisse mit den Angaben des Schrifttums.     

Untersuchung über den Einfluß von Mangan auf die Chromverteilung und von Chrom auf die Manganverteilung zwischen Carbid und Ferrit in einem Chrom-Mangan-Stahl

Änderung der Konzentrationsverteilung von Legierungsmetallen zwischen dem Ferrit und den Carbiden mit der Glühzeit, beschrieben als heterogene Austauschreaktion. Abhängigkeit der Geschwindigkeit dieser Austauschreaktion vom Stahlgefüge. Gleichgewichtsverteilung von Chrom und Mangan zwischen Ferrit und Carbid in einem Chrom-Mangan-Stahl. Vergleich der Gleichgewichtskonstanten im Vierstoffsystem Fe–Cr–Mn–C mit den K-Werten in den Dreistoffsystemen Fe–Cr–C und Fe–Mn–C. Reaktionsenthalpien der Austauschreaktionen von Mangan und Eisen bzw. Chrom und Eisen zwischen Carbid und Ferrit im Vierstoffsystem und in den Dreistoffsystemen.     

Beeinflussung der Diffusion bei den Systemen Kobalt-Nickel und Eisen-Nickel durch allseitigen Druck bis 34 kbar

Theoretische Herleitung der Abhängigkeit des Diffusionskoeffizienten von Temperatur und Druck. Versuche zur Ermittlung des Diffusionskoeffizienten an den Systemen Kobalt–Nickel und Eisen–Nickel bei Temperaturen bis 1340 °C und Drücken bis 34 kbar. Vergleich von Versuchsergebnissen mit den Ergebnissen der Rechnung.     

Seigerungsverhalten der Legierungselemente in Eisen-Chrom-Nickel-Schmelzen und bei Zusatz von Molybdän und Vanadin

Laboratoriumsuntersuchung zur Ermittlung der Verteilung der Legierungselemente Chrom, Nickel, Molybdän und Vanadin auf Kristall und Schmelze von im Gleichgewicht gehaltenen Eisen-Mehrstoff-Legierungen. Angabe des Konodenverlaufes im Dreistoffsystem Eisen–Chrom–Nickel. Auswirkung von Zusätzen an Molybdän und Vanadin.     

Zur quantitativen Analyse binärer und ternärer Legierungssysteme des Eisens mit der Elektronenmikrosonde

Schrifttumsübersicht der Fluoreszenz-, Absorptions- und Atomzahlkorrektur. Kritische Betrachtung der verschiedenen Verfahren. Quantitative Untersuchung von binären Legierungssystemen des Eisens und des ternären Systems Eisen–Chrom–Nickel. Ermittlung der jeweils beslangepaßten Korrekturformeln.     

Untersuchungen zur Löslichkeit,Korngrenzensegregation und chemisch-analytischen Bestimmung des Tellurs im Eisen

Die Löslichkeit von Tellur in Eisen wurde durch licht- und elektronenmikroskopische Prüfung von Fe–Te-Legierungen auf Ausscheidungen bestimmt. In α-Eisen bei 700°C sind etwa 50 ppm und bei 850°C 120 ppm löslich, in γ-Eisen lösen sich bei 930°C 5 ppm und bei 1000°C 22 ppm Te. Bei höheren Konzentrationen wird FeTe_0,9 festgestellt. In Fe–Mn–Te-Legierungen wird das Te als Mangantellurid gebunden, dieses bildet Einschlüsse gemeinsam mit Mangansulfid. In Fe–Ti–Te-Legierungen wird nur ein kleiner Anteil Te in Titansulfiden gelöst. Tellur segregiert an die Korngrenzen von α- und γ-Eisen und bewirkt interkristallinen Bruch. Die mit AES bestimmten Korngrenzenkonzentrationen nehmen mit der Lösungskonzentration zu und erreichen bei Überschreiten der Löslichkeit einen Sättigungswert. Die Korngrenzensegregation nimmt mit zunehmender Temperatur ab. Tellur bewirkt eine auffallende Facettierung der Korngrenzflächen, es entstehen Strukturen mit Terrassen und Stufen. Die Proben brechen hierdurch bereits während der Auslagerung an den Korngrenzen auf und zeigen Kornzerfall. In Mn-haltigen Proben wird keine Korngrenzensegregation des Te beobachtet, wenn das Tellur völlig vom Mangan abgebunden ist; in diesem Fall ist der interkristalline Anteil der Bruchflächen sehr gering. Die chemische Bestimmung von Tellur in Eisen und Stählen kann sehr vorteilhaft mit der Atomabsorptionsspektroskopie durchgeführt werden, es wurden die Flammen- und die Graphitrohrmethode untersucht. Die Bestimmung kleiner Tellurgehalte in Stählen durch Atomisieren im Graphitrohr wird durch Chlorid, Chrom, Mangan und Nickel beeinflußt. Zu einer deutlichen Optimierung des Atomisierungsablaufs führt das Atomisieren von einer in das Graphitrohr eingeführten Plattform. Lediglich Mangan vermindert dann die Intensität des Absorptionssignals. Es wird eine Nachweisgrenze von 0,2 ppm Tellur bei einer relativen Standardabweichung von 30% erreicht. Mit der Flammentechnik gelingt die Bestimmung bis zu 50 ppm Tellur.     

Untersuchung von Phasenumwandlungen in reinen Eisenlegierungen mit der magnetischen Waage

Suszeptibilitätsmessungen an eisenreichen Zweistoff- und Dreistofflegierungen bei Temperaturen bis 1400 °C. Ermittlung der Grenzen des Zweiphasengebietes in den Systemen Eisen–Silizium, Eisen–Phosphor, Eisen–Titan, Eisen–Nickel und Eisen–Silizium–Kohlenstoff. Berechnung thermodynamischer Größen aus den ermittelten Phasengrenzen und Vergleich dieser Werte mit Angaben aus dem Schrifttum.     

Schmelzgleichgewichte im System Eisen–Silicium–Calcium

Beschreibung der binären Randsysteme des Systems Eisen–Silicium–Calcium. Untersuchung der Erstarrungsgleichgewichte im Dreistoffsystem mit Hilfe der thermischen Analyse und durch Deutung von Gefügebildern. Schematische Darstellung der Zustandsänderungen an einem vergleichbaren System unter besonderer Berücksichtigung der Wirkung einer von einem Randsystem ausgehenden, weit in das Dreistoffsystem hineinreichenden Mischungslücke. Entwurf des Zustandsschaubildes Eisen–Silicium–Calcium aus den Ergebnissen zum Verlauf der Primärausscheidungsflächen und der Raumkurven doppelter Sättigung. Festlegung der Temperaturen und Konzentrationen der Vierphasenebenen sowie der zugehörigen quasibinären Schnitte.     

Parameter pe′ der Elektronenteilleitfähigkeit in ZrO2(CaO)- und ThO2(Y2O3)-Festelektrolyten bei 1200 bis 1650 °C

Bestimmung des Parameters p_e′ (t_ion = 0,5) zur Kennzeichnung der Elektronenteilleitfähigkeit in festen Elektrolyten. Anwendung einer abgewandelten Polarisationsmethode mit EMK-Messung. Angabe der Parameter p_e′ für Festelektrolyte aus ZrO₂ mit einem Molenbruch x_CaO = 0,14 und aus ThO₂ mit einem Molenbruch bei Temperaturen zwischen 1200 und 1650 °C. Berechnung korrigierter Eichkurven für die elektrochemische Messung der Sauerstoffaktivitäten in Stahlschmelzen. Empfehlung einer bevorzugten Anwendung von ThO₂(Y₂O₃)-Elektrolyten zur Messung kleinster Sauerstoffaktivitäten.     

Die Beeinflussung der Gleichgewichte zwischen Kohlenstoff und Sauerstoff im flüssigen Eisen durch Nickel,Chrom und Silizium

Untersuchung der Einflüsse von Nickel, Chrom und Silizium sowie des gemeinsamen Einflusses von Nickel und Chrom auf die Kohlenstoff- und Sauerstoffaktivität im flüssigen Eisen unter Kohlenmonoxyd-Kohlendioxyd-Atmosphäre. Zeichnerische Darstellung der Einflüsse der Legierungselemente und Ermittlung der Wirkungsparameter.     

Die Sauerstoffaktivität im System Eisen–Sauerstoff und ihre Beeinflussung durch Zusatzelemente bei Temperaturen der Stahlherstellung

Angaben aus dem Schrifttum zur Wirkung von Nickelzusätzen auf die Sauerstoffaktivität in flüssigem Eisen. Aktivitätsuntersuchungen mit Wasserdampf/Wasserstoff- und Kohlendioxyd/Kohlenmonoxyd-Gemischen. Bestimmung des Wirkungsparameters e^Ni_O und des Aktivitätskoeffizienten. Ermittlung der Gleichgewichtskonstanten für die Lösung von Sauerstoff in flüssigem Eisen und Nickel aus den verschiedenen Gasgemischen.     

Ermittlung der Zinkaktivität in flüssigen Mangan- und Eisenlegierungen

Ermittlung der Zinkaktivität in Mangan-Zink- und Eisen-Zink-Schmelzen. Darstellung der Aktivitätsverläufe im System Mn–Zn für 1300°C und Molenbrüche bis zu x_Zn = 0,04 sowie im System Fe–Zn für 1585°C und Molenbrüche bis zu x_Zn = 0,005.     

Messung des spektralen Emissionsgrades von Metallen und Metallegierungen

An den Metallen Aluminium, Eisen, Gold, Kobalt, Kupfer, Nickel und Silizium sowie an Legierungen des Nickels mit diesen Metallen und mit Chrom und Wolfram Ermittlung des für die Festlegung der wahren Temperatur aus pyrometrischen Messungen erforderlichen Emissionsgrades lei Temperaturen oberhalb und unterhalb des jeweiligen Schmelzpunktes.     

Chemische Grundlagen für die Erzeugung eines mit 20% Cr und 10% Ni legierten Roheisens im Hochofen

Chemische Grundlagen für die Erzeugung eines legierten Roheisens mit 20% Cr und 10% Ni im Hochofen als Rohstoff für die Sauerstoffaufblasverfahren. Verhalten des Chroms im Vergleich zu Eisen, Mangan, Silizium und Schwefel über Reaktionszeiten bis zu vier Stunden bei verschiedenen Kieselsäuregehalten der CaO-MgO(10%)-Al₂O₃(10%)-SiO₂-Schlacken. Auswirkung verschiedener Schwefelgehalte der Schlacken. Farben der Schlacken. Eingreifen des Stickstoffs des Luftgases in die Metall-Schlacke-Graphit-Reaktionen. Verknüpfung aller Reaktionen im Gefolge der Reduktion durch den Kohlenstoff.