Reduktion von Kieselsäure und kieselsäurehaltigen Mischoxiden in flüssigen Eisen-Mangan-Legierungen

Untersuchung der Reduktionsgeschwindigkeit von Kieselsäure und kieselsäurehaltigen Mischoxiden in flüssigem Eisen mit Mangangehalten von 0,5 bis 2,0% an Proben aus Quarz und Schamotte im Temperaturbereich von 1550 bis 1680°C. Übersicht über die Gleichgewichtsverhältnisse dieser Systeme nach Schrifttumsangaben. Beschreibung der Versuchsdurchführung und Erörterung des Reaktionsablaufes an Hand der Meβergebnisse. Ermittlung des Zeitgesetzes und der geschwindigkeitsbestimmenden Teilreaktion. Anwendung der gefundenen Gesetzmäβigkeiten zur Berechnung des Verschleiβes von Kanalsteinen.     

Beitrag zur Kenntnis der Ausscheidung von Eisenphosphid aus α-Mischkristallen des Systems Eisen-Phosphor

Überprüfung der Gleichgewichtslinie für die Ausscheidung von Eisenphosphid Fe₃P aus dem α.-Mischkristall im System Eisen–Phosphor durch Härtemessungen. Durch mikroskopische Schliffbetrachtung und Durchführung einer Punkt-Teilchenanalyse Ermittlung der Ausscheidungsreaktionen beim Auslagern im Temperaturbereich von 550 bis 800 °C. Darstellung der Versuchsergebnisse nach Gleichungen für das Teilchenwachstum.     

Ausscheidungsreaktionen im System Eisen–Nickel

Kinetik der Ausscheidungen aus übersättigten α- und γ-Mischkristallen in eisenreichen Legierungen des Systems Eisen–Nickel. Ermittlung der Mengenfunktionen nach dem zweidimensionalen Punktverfahren und Auswertung nach Johnson-Mehl und Austin-Rickett. Licht- und elektronenmikroskopische Ermittlung der Morphologie der Ausscheidungen. Untersuchung der in Abhängigkeit von der Temperatur unterschiedlich ablaufenden Ausscheidung aus martensitischem Ausgangsgefüge.     

Untersuchungen des Umwandlungsverhaltens von Eisen-Mangan-Legierungen durch Dämpfungsmessungen im Bereich von rd. 1 Hz

Dämpfungsmessungen mit einem Torsionspendel (Frequenz rd. 1 Hz) beim Erwärmen und Abkühlen von zuvor 1 h bei 950 °C geglühten Drahtproben aus Eisen-Mangan-Legierungen mit 0,007 bis 0,009% C und rd. 1 bis 18,5% Mn. Einfluß unterschiedlicher Temperaturen und Haltezeiten beim Glühen sowie der Abkühlungsgeschwindigkeit nach dem Glühen, ferner Einfluß eines Kohlenstoffgehaltes von 0,02% bei der Legierung mit rd. 1% Mn. Aufstellen eines Schaubildes über die Phasenumwandlungen im System Eisen–Mangan an Hand der Meßergebnisse.     

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.     

Reaktionen sauerstoffaffiner Begleitelemente des Eisens mit eisenoxidhaltigen basischen Schlacken

Laboratoriumsversuche zur Untersuchung des zeitlichen Verlaufs der Reaktionen zwischen den im flüssigen Eisen gelösten Legierungselementen Silicium, Aluminium und Mangan und eisenoxidhaltigen basischen Schlacken im Temperaturbereich von 1600 bis 1780 °C. Ermittlung des Zeitgesetzes und des geschwindigkeitsbestimmenden Teilschrittes der Reaktionen. Aussagen über den Reaktionsablauf bei gleichzeitiger Reaktion zweier Legierungselemente mit der CaO-SiO₂-FeO_n-Schlacke, besonders über den Einfluß der Reaktionswärme auf die Stoffübergangsgeschwindigkeit. Anwendung der gefundenen Gesetzmäßigkeiten zur Berechnung der Aluminiumverschlackung während der Vakuumbehandlung nach dem Umtaufverfahren, während der Spülgasbehandlung und während des Vergießens.     

Thermodynamische Überlegungen zur Desoxydation des Eisens mit Mangan

Chemische Aktivitäten von Mangan und Sauerstoff in flüssigem Eisen. Das thermodynamische Verhalten des Systems Eisen(II)-oxid–Mangan(II)-oxid. Darstellung der Eisenecke des Dreistoffsystems Eisen–Mangan–Sauerstoff. Die Gleichgewichtslage der Desoxydationsreaktion des Eisens mit Mangan. Folgerungen für betriebliche Verhältnisse zur Manganausnutzung in Abhängigkeit vom Gehalt des gelösten Sauerstoffs.     

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.     

Der Einfluß von Zusatzelementen auf die Aktivität des Schwefels in kohlenstofffreiem und kohlenstoffhaltigem Eisen bei 1550°C

Direkte Ermittlungen des Einflusses von Aluminium, Kohlenstoff, Chrom, Mangan, Zinn, Phosphor und Silizium auf die Schwefelaktivität im flüssigen Eisen bei 1550°C über schwefelhaltige Blei- und Bleidampfphasen. Darstellung der Aktivitätskoeffizienten des Schwefels für die Systeme Fe–S–X und Fe–S–X₁–X₂. Aussagen zur Änderung der Schwefellöslichkeit in kohlenstoffgesättigtem Eisen durch Siliziumzugabe. Vergleich der Versuchsergebnisse mit Ergebnissen nach anderen Auswertungsverfahren zur Berechnung von Aktivitätskoeffizienten in Vielstoffsystemen.     

Elektronenoptische und magnetische Untersuchungen zur Wasserstoffspaltrißhildung bei elektrolytischer Beladung von Eisen mit geringem Kohlenstoffgehalt

Messung von Koerzitivfeldstärke und Anfangssuszeptibilität zur Ermittlung von Gitterfehlern nach der elektrolytischen Wasserstoffbeladung an Proben aus Eisen verschiedenen Reinheitsgrades. Elektronenmikroskopische Durchstrahlungsaufnahmen an Folien. Erörterung der zu Spaltrissen führenden Vorgänge im Eisengitter.     

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%.     

Metallkundliche Untersuchungen an pulvermetallurgisch hergestellten Eisen-Chrom-Kupfer-Legierungen

An pulvermetallurgisch hergestellten Eisen-Chrom- und Eisen-Chrom-Kupfer-Legierungen mit 2 bis 18% Cr und gegebenenfalls zusätzlich 2 und 4% Cu Untersuchung der Vorgänge beim Sintern bei 1300°C in Wasserstoff gas und besonders der Diffusionsvorgänge. Ermittlung der Umwandlungsvorgänge und LöslicKkeitsverhältnisse im System Eisen–Chrom–Kupfer durch Dilatometrie, Differentialthermoanalyse und Röntgenographie. Korrosionsuntersuchungen in Salpetersäure und Magnesiumchloridlösung.     

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.     

Zur Löslichkeit des Stickstoffs in Reineisen und austenitischen Chrom-Nickel-Stählen

Ermittlung der Löslichkeit von Stickstoff in reinem Eisen im α-, δ- und γ-Gebiet und der Wirkung von Nickel und Mangan auf die Löslichkeit im γ-Eisen. Erörterung der Stickstofflöslichkeit in Chrom- und Chrom-Nickel-Stählen unter Berücksichtigung der Lösung von gasförmigem Stickstoff und Ausscheidung als Chromnitrid. Ermittlung der maximalen Löslichkeit des Stickstoffs in Abhängigkeit von Chromgehalt und Temperatur.     

Ermittlung der Gleichgewichtskonstante der Kieselsäurereduktion in Eisen-Kohlenstoff-Silicium-Sauerstoff-Schmelzen durch Sauerstoffpartialdruckmessungen

Reaktionsbereiche von Kohlenstoff und Silicium im System Eisen–Kohlenstoff–Silicium–Sauerstoff. Definition der ?Übergangstemperatur? bei der Kieselsäurereduktion. Temperaturabhängigkeit des Sauerstoffpartialdrucks, gemessen mit Sauerstoffkonzentrationsketten mit Mullit als Festelektrolyt. Ermittlung der Gleichgewichtskonstante für die Kieselsäurereduktion und für die Auflösungsreaktion von Sauerstoff in kohlenstoff- und siliciumreichen Eisenschmelzen.     

Das System Eisen–Chrom–Kohlenstoff und die Verteilung des Chroms zwischen Ferrit und Sondercarbiden

An pulvermetallurgisch hergestellten Sinterproben aus dem Dreistoffsystem Eisen–Chrom–Kohlenstoff Untersuchung der Schmelzfläche im Zustandsschaubild, der auftretenden Gefüge und der Homogenitätsbereiche der Carbide. Ermittlung der Konoden Ferrit–Carbid bei 700°C. Bereich der σ-Phase. Härtemessungen an den untersuchten Legierungen sowie Ergebnisse von Warmstauchversuchen.     

Neuere Untersuchungen über das Aluminium-Sauerstoff-Gleichgewicht in Eisenschmelzen

Laboratoriumsuntersuchungen zur Ermittlung des Gleichgewichtes für die Desoxydation von sauerstoffhaltigen Eisenschmelzen mit Aluminium unter Anwendung einer Kalk-Tonerde-Schlacke zur Raffination der Schmelze und bei Spülen der Schmelze mit hochreinem Argon. Erörterung der Einflüsse von nicht abgeschiedenen feinen Oxidsuspensionen und von metastabilen Übersättigungserscheinungen auf die in früheren Arbeiten gefundenen Abweichungen der Versuchswerte von thermodynamisch berechneten Gleichgewichtswerten. Bestimmung der Wirkungsparameter e₀^Al für die Wirkung von Aluminium auf Sauerstoff bei 1600, 1650 und 1700 °C und Berechnung der Temperaturabhängigkeit der Gleichgewichtskonstanten für die Reaktion zwischen Aluminium und Sauerstoff im flüssigen Eisen. Ermittlung der Wirkung von Mangan und Silicium auf die Gleichgewichtslage der Desoxydationsreaktion mit Aluminium. Aus Abschätzungen der Einschlußgrößen und der Wachstumszeiten durch Diffusion sowie aus elektronenmikroskopischen Untersuchungen der Oxidsuspensionen Folgerungen über in der Schmelze verbleibende Oxidpartikel als Grund für Abweichungen vom berechneten Gleichgewicht. Anhang mit der Berechnung der freien Grenzflächenenergien für die Tonerdeabscheidung unter neutraler Gasatmosphäre sowie unter Kalk-Tonerde-Schlacken.     

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.     

Ermittlung thermodynamischer Größen (ΔGE,M, ΔHM, ΔSE,M) eines ternären metallischen Systems aus seiner Gasaufnahmefähigkeit

Entwicklung von Funktionen in Abhängigkeit von zwei Konzentrationsvariablen (y, β) zur Ermittlung der thermodynamischen Größen ΔG^E,M, ΔH^M, ΔS^E,M eines ternären metallischen Systems aus der Kenntnis der Gasaufnahmefähigkeit (Wasserstoff) der Mischphase. Anwendung der entwickelten Gleichungen zur Ermittlung von ΔG^E,M im flüssigen System Eisen–Cobalt–Silicium. Diskussion und bildliche Darstellung der eigenen Versuchs- und Literaturdaten.     

Einfluß des Verhältnisses von Sauerstoff- und Schwefelgehalt auf die Lebensdauer von Wälzlagerstahl

Ermittlung der Lebensdauer an ringförmigen Proben aus Wälzlager stahl mit rd. 1% C und 1,5% Cr in einem die Beanspruchungsverhältnisse in Radiallagern nachahmenden Laufversuch. Erschmelzung des Versuchswerkstoffes nach unterschiedlichen Verfahren und Einfluß der hiermit erreichten unterschiedlichen Anteile an oxidischen und sulfidischen Einschlüssen oder an Sauerstoff und Schwefel auf die Lebensdauer. Oxidische Einschlüsse mit einer Sulfidhülle als günstigste Ausbildungsform der Einschlüsse; Wahl des im Hinblick hierauf günstigsten Verhältnisses von Sauerstoff- zu Schwefelgehalt.