Thermochemische Kennwerte für die Reaktion,Mo + O2 ⇌ MoO2 sowie in Eisenschmelzen

Zusammenstellung von Schrifttumsangaben für die Änderung der freien Standardenthalpien der Reaktionen , Mo + O₂ ? MoO₂ und in Eisenschmelzen. Neubestimmung der Temperaturabhängigkeiten der Größen ΔG^oCr₂O₃, ΔG^oMoO₂ und ΔG^o_O im Eisen bei Temperaturen zwischen 1460 bzw. 1530 und 1725 °C. Nachweis der Anwendbarkeit der neu ermittelten thermodynamischen Funktionen durch EMK-Parallelmessungen an ThO₂ (Y₂O₃)- und ZrO₂ (MgO)-Festelektrolytzellen mit Cr-Cr₂O₃- und Mo-MoO₂-Referenzelektroden in Reineisenschmelzen bei 1600 °C. Ermittlung des Parameters p_e′ der Elektronenteilleitfähigkeit für einen teilstabilisierten ZrO₂-Festelektrolyten mit einem Stoffmengengehalt von 5% MgO.     

Phosphorus equilibrium between BaO-BaF2-MnO fluxes and ferro-manganese melts

The equilibrium distribution ratio of phosphorus between BaO-BaF₂-MnO slags and Mn(62–73%)-Fe-C_sat-P melts has been determined for different slag compositions, oxygen partial pressures and at 1573–1673 K. The results showed that with a certain content of BaO in the slags, the phosphorus distribution ratio increased with increasing oxygen partial pressure up to about 10^?17 atm. A high oxygen partial pressure resulted in a substantial oxidation of manganese from metal to slag. The phosphate capacity of BaO-BaF₂-MnO slags increased with the BaO content and decreased with the MnO content in the investigated slag composition range. A high temperature resulted in a low phosphorus distribution ratio. For a BaO(50%)-BaF₂(47%)-MnO(3%) slag, the effect of temperature on the phosphate capacity in the range of 1573–1673 K could be expressed as: (1) The heat of reaction: (2) was estimated to be ?1107 kJ/mole.     

Zum Temperatur- und Frequenzeinfluß auf die Wechselentfestigung von Baustählen

Beitrag zur Klärung der bei der Wechselentfestigung von Baustählen ablaufenden Vorgänge in Abhängigkeit von der Temperatur und der Beanspruchungsfrequenz. Vergleich der Versuchsergebnisse an dem Stahl Ck 10 im Temperaturbereich ± 70°C und bei Beanspruchungsfrequenzen zwischen 0,01 und 10 Hz mit den Aussagen eines Wechselentfestigungsmodells auf der Grundlage der spannungsinduzierten Diffusion von Kohlenstoffteilchenatomen entlang einer durch Teilchen verankerten Versetzung. Nachweis, daß der Wechselentfestigung von Baustählen ein thermisch aktivierbarer Prozeß zugrunde liegt, nämlich die spannungsinduzierte, gerichtete Diffusion von Kohlenstoffatomen entlang Versetzungen. Ermittlung der Diffusionskonstante für den im Versetzungsschlauch ablaufenden Prozeß in Abhängigkeit von der Temperatur.     

A mathematical model for estimation of sulphide capacities of multi-component slags

The present work presents mathematical model for the estimation of sulphide capacities. The sulphide capacity, C_S is expressed as (1) where ΔG⁰ is the standard Gibbs energy change for the reaction, (2) ξ, being a function of both temperature and composition, is characterized by the system under consideration. By optimizing ξ, the sulphide capacities could be estimated as functions of temperature and composition. The slag composition is described using a modified Temkin approach, where complex polymeric ions are considered as dissociated to simple species. The model has been applied to the binary systems CaO-SiO₂, MnO-SiO₂ as well as the CaO-MnO-SiO₂ ternary system. The results show that reliable predictions of the sulphide capacities can be obtained using the present model.     

Connection between diffusivity and activity coefficient

On the basis of linear nonequilibrium thermodynamics, the connection between diffusivity and activity interaction coefficients in melts was delineated and this relation can be expressed as the following mathematic formula: (1)     

Thermodynamic behaviour of zinc in Fe‐C and CaO‐FeO‐CaF2 slag at high temperatures

The distribution ratio of zinc between Ag‐Zn and Fe‐Zn alloys was measured to clarify the thermodynamic behaviour of zinc in Fe‐C melt at high temperatures. Also, the distribution ratio between Ag‐Zn alloy and CaO‐FeO‐CaF₂ slag was measured to understand the dissolution mechanism of zinc in molten slags. The activity coefficient of zinc in Ag‐Zn alloy was preliminarily measured as a fundamental thermodynamic data for the activity of zinc in Fe‐C melt. From the dependence of the activity coefficient of zinc in Fe‐C melts on temperature and carbon content, the following equation could be obtained at 1473 ‐ 1623 K: The distribution ratio of zinc between Ag‐Zn alloy and CaO‐FeO‐CaF₂ slag increased by increasing both the oxygen potential and slag basicity. The stoichiometric coefficients of the dissolution reaction were obtained by considering the relationship between zinc distribution ratio and slag basicity or oxygen partial pressure, when one of these two independent variables was fixed. The dissolution reaction of zinc into the slags could be described as follows:      

Solubility of calcium in Fe-Ca-Xi melts

The equilibrium experiments on liquid Fe-Ca-X_i were carried out in a high pressure induction furnace in dense CaO crucibles. The solubility of calcium, saturated with CaO, in iron was determined as a function of temperature under 10 bar argon pressure. In pure iron the maximum solubility of calcium at 1 600°C is 0.03 wt.%. The alloying elements silicon, aluminium and nickel remarkably increase the calcium solubility in iron, whereas manganese causes an almost negligible increase. Chromium significantly reduces calcium solubility. The opposite influence of chromium and nickel on calcium solubility is balanced in an 18/8 steel. The interaction parameters of the alloying elements in the solvent iron with respect to Raoultian standard state are as follows:      

Einfluß des Spannungszustandes und des Gefüges auf die Spaltbruchspannung von Baustählen

Kerbzug- und Biegeversuche mit den Stählen C 10 und C 75 bei tiefen Temperaturen. Einfluß der Kerbgeometrie auf das Bruchverhalten. Berechnung der Spannungsverteilung vor der Kerbe nach der Methode der finiten Elemente. Ermittlung der mikroskopischen Spaltbruchspannung . Berücksichtigung einer kritischen Strecke. Einflußgrößen auf die Spaltbruchspannung.     

Darstellung komplexer Betriebsschlacken des LD-Verfahrens im Quasidreistoffsystem

Aus der Darstellung der Schlackenzusammensetzungen im Quasidreistoffsystem ist die Lage der Schlacken zur Kalksättigungslinie deutlich zu erkennen. Die Sublanzenschlacken lassen den Schlackenweg während der letzten Blasminuten erkennen, durch Bodenspülung und Nachspülen wird eine geringe Annäherung an die Kalksättigungslinie erreicht. Aus der Lage der Schlacken im Quasidreistoffsystem läßt sich der Einfluß der Temperatur auf den Verlauf der Kalksättigung entlang unterschiedlicher T-X-Schnitte bestimmen.     

Korrekturverfahren für die Röntgenfluoreszenzanalyse hochlegierter Stähle

Untersuchung des Ansatzes auf seine Wirksamkeit zur Korrektur der Meßergebnisse. Erprobung an zahlreichen Werkzeugstählen und hochlegierten Stählen mit max. etwa 2% C, 1,4% Si, 1,7% Mn, 25% Cr, 25% Ni, 8% Mo, 3,5% V, 18% W, 5% Co, 0,3% Al, 0,5% Ti und 0,6% Cu. Fehlerabschätzung und Einsatz von Kleinrechnern zur schnellen Ermittlung des korrigierten Wertes.     

Equilibrium between ammonia-hydrogen mixtures and the ε phase of iron

Foils made from pure iron with a porous structure were nitrided in mixtures of pure and entirely decomposed ammonia until constant weight was reached. The relationship between nitriding potential, temperature and concentration was measured in the ε region between 350 and 725°C and at concentrations between and . This relationship can be mathematically represented, if the ε phase is considered to be a subregular solution of nitrogen in hexagonal iron. From the Gibbs free energy of the nitrogen in the gas phase, the numerical relation and the parameters L′ = ? 600 000 + 775.6 T J/mole L″ = 1270000 ? 1423 T J/mole are deduced. The results of a calculation of the (γ + ε)/ε phase boundary using this equations are in accordance with an experimental measurement.     

Die unterschiedliche Zähigkeit verschieden wärmebehandelter hochfester Stähle gleicher Zugfestigkeit am Beispiel des Vergütungsstahls 50 CrMo 4

Erzeugung von vier Gefügen mit gleicher Zugfestigkeit von rd. 1200 MPa durch geeignete Wärmebehandlungen. Differenzierung der Gefüge durch die Brucheinschnürung bei 77 K und die Bruchzähigkeit bei 173 K. Zusammenhang der Zähigkeitswerte mit dem raster-elektronenmikroskopisch festgestellten Bruchflächenaussehen und mit den elektronenmikroskopisch festgestellten Anordnungen der Versetzungen und Ausscheidungen. Folgerungen für eine günstige Zähigkeit bei hoher Streckgrenze und hohem Streckgrenzenverhältnis.     

Equilibria of Ce-Al-O and Nd-Al-O in molten iron

Equilibrium of Ce-Al-O or Nd-Al-O system in molten iron was studied by separately melting radioactive isotope ¹⁴¹Ce or ¹⁴⁷Nd in an Al₂O₃ crucible filled with pure iron to form ¹⁴¹CeAlO₃ or ¹⁴⁷NdAlO₃ around its inner wall. The content of dissolved Ce or Nd in iron was determined by means of electrolysis in anhydrous electrolyte and radioassay. The concentration of dissolved Al in iron was obtained by photometry and followed by calculation. Activity of oxygen in liquid iron was directly measured by solid electrolyte sensors made of ZrO₂(MgO) tube. By extrapolation of data obtained, the temperature dependence of the equilibrium constant of RE-Al-O in molten iron, , or of interaction coefficient, may be described as:      

On the reaction mechanism of the carburization and decarburization of α-iron in CH4/H2-mixtures

The surface reaction of the carburization and decarburization of α-iron in CH₄/H₂-mixtures has been investigated by a method using the radioactive isotope ¹⁴C. Experimentally two different kinetic equations have been confirmed and discussed in detail: In accordance to ¹) the kinetic equation (1) is explained by a slow reaction: . For the kinetic equation (2) the adsorption, respectively the desorption of CH₄, is considered to be the most slow partial step. The correlation of the carburization with the adsorption is supported by the relations: Thus can be regarded as E_a, the activation energy of the adsorption. Its value was determined at 109 kJ/mol being equivalent to 1.1 eV, which is characteristic for a chemisorption. Further it was established, that the rate of the decarburization according to equation (2) increases with decreasing temperature, i.e. the (apparent) activation energy proved to be negative. This is explained by the fact that before its rate-controlling desorption the CH₄-molecule first of all must be formed step-by-step and by the assumption that for thermodynamical reasons the surface concentration of CH₄ increases very much with decreasing temperature. The range of validity of the kinetic equations (1) and (2) can be limited to each other as follows:

• – The kinetic law (1) is established especially at higher H₂-pressures and at surfaces with low, but effective impurities. The impurities simultaneously result in a high decline of the reaction rate.
• – The kinetic law (2) is valid especially at lower H₂-pressures.

     

Some aspects on MgO solubility in complex slags

A magnesia capacity is defined, C_Mg²⁺ = (%Mg²⁺)/a_MgO and its relation to optical basicity is examined and discussed. The solubility of MgO in complex slags, in equilibrium with magnesiowustite, is derived from the activity of MgO in the magnesiowustite and from the magnesia capacity as given by the slag's optical basicity. It is found that the activity of MgO in the magnesiowustite can be derived from [%O] assuming ideality in the FeO–MgO system at 1600°C. It is also found that the MgO saturation contents in complex slags are accurately derived from the equation: In addition, the relation between the magnesia capacity and the capacities of vanadium and phosphorus is examined and the relative basicity of the oxides is discussed.     

Einfluß der Carbidverteilung auf die Zeitstandfestigkeit niedriglegierter Chrom-Molybdän-Vanadin-Stähle

Zeitstandversuche an sechs Chrom-Molybdän-Vanadin-Stählen mit rd. 0,15% C, 0,5 bis 1,3% Cr, rd. 0,5% Mo und 0,2 bis 0,5% V in verschiedenen Wärmebehandlungszuständen bei 550 bis 625 °C bis zum Erreichen einer gleichbleibenden Kriechgeschwindigkeit im Sekundärbereich des Kriechens. Abgrenzung zweier Spannungsbereiche mit linearem Zusammenhang zwischen dem Logarithmus der Kriechgeschwindigkeit und dem Logarithmus der Spannung. Rechnerische Abschätzung der Grenzspannung zwischen diesen beiden Bereichen unter der Voraussetzung eines Kriechmechanismus nach dem Modell von Orowan. Elektronenmikroskopische Gefügeuntersuchungen an einem Vanadinstahl mit rd. 0,1% C und rd. 0,5% V. Nachweis von Kletterbewegungen der Versetzungen. Hinweise auf Wechselwirkungen der Versetzungen mit in der Grundmasse gelösten Fremdatomen. Einfluß des Teilchenabstandes im Bereich von 900 bis 2000 Å und des Teilchendurchmessers zwischen 300 und 700 Å bei großen Teilchenabständen auf die Kriechgeschwindigkeit. Vergleich mit bekannten Beziehungen zur Errechnung der Kriechgeschwindigkeit.     

Untersuchungen zum Einfluß höherer Mo-Gehalte auf das Korrosionsverhalten von höherfesten nichtrostenden ferritisch-austenitischen Stählen

An geschmiedeten Proben unterschiedlicher Wärmebehandlungsquerschnitte aus ferritisch-austenitischen Stählen mit 20–28% Cr, 1,5–6% Mo, ca. 5% Ni, bis ca. 1,5% Cu und bis zu je 0,25% Nb, V und N wurden Untersuchungen auf interkristalline Korrosion, Lochtraß- und Spaltkorrosion in Cl-haltigen Medien, Salpetersäurebeständigkeit und Spannungsrißkorrosion durchgeführt. Die Untersuchungsergebnisse sind wie folgt: Die untersuchten Stähle erwiesen sich selbst bei größeren Mengen an Ausscheidungen auf den Korn- und Phasengrenzen als beständig gegen interkristalline Korrosion im verschärften Strauß-Test. Ursache hierfür ist die unkritische Cr-Verarmung aufgrund der verhältnismäßig geringen Cr-Abbindungsrate in den auftretenden Nitridmodifikationen. Die Lochfraß- und besonders die Spaltkorrosionsbeständigkeit gegen Cl-Ionen wird ab 3,2% Molybdän sprungartig verbessert. Ab ～4% Mo führt die zunehmende Ausscheidungsmenge besonders bei größeren Wärmebehandlungsquerschnitten wieder zu einem Rückgang der Spaltkorrosionsbeständigkeit. In konzentrierter siedender HNO₃ nimmt die Materialverlustrate mit zunehmendem Mo-Gehalt und mit sinkender Abkühlgeschwindigkeit, entsprechend steigendem Wärmebehandlungsquerschnitt, infolge erhöhter Ausscheidungsmenge auf den Korngrenzen zu. Das SpRK-Verhalten zeigt keine bemerkenswerte Abhängigkeit vom Mo-Gehalt. Ein ferritisch-austenitischer Stahl mit rd. 25% Cr, 3,5% Mo, 5% Ni und festigkeitssteigernden Legierungszusätzen von Nb, V, N, der auch Cu-Gehalte von über 1% enthalten kann, weist bei gleichen Festigkeitskennwerten wie X 4 CrNiMoNbVN 27 6 2 wesentlich verbesserte Cl-lonenbeständigkeit auf. Der auf 0,03% begrenzte C-Gehalt gewährleistet IK-Beständigkeit im verschärften Strauß-Test. Dieser Stahl, der die Bezeichnung X 3 CrNiMoNbVN 25 6 4 (Werkstoff-Nr. 1.4530) trägt, wurde in der Zwischenzeit vorwiegend in Schmiedestücken mit Wanddicken bis zu ca. 180 mm für chemisch und mechanisch hoch beanspruchte Teile im Maschinenbau eingesetzt.     

Solubility of nitrogen in austenitic FeCrMn alloys

The equilibrium solubility of nitrogen in austenitic iron-chromium, iron-manganese, and iron-chromium-manganese alloys with mass up to 20 % Cr and 18 % Mn was measured in the temperature range 1273 to 1473 K. The following interaction parameters were obtained: (1) Describing the effect of chromium and/or manganese on the nitrogen solubility by the excess term , the present measurements correspond satisfactorily to those of Hertzmann and Jarl and of Zheng in the system Fe-Cr-N, but they differ somewhat from values calculated by means of parameters published by Frisk. For the system Fe-Mn-N the present measurements correspond to measurements by Grabke et al. and to values calculated with parameters published by Qiu. Using parameters deduced from the present measurements in the austenitic Fe-Cr-Mn-N system similar nitrogen solubilities were calculated as Zheng had measured, but small deviations were found between the analysis by Qiu and this investigation.     

Vorgänge im Brennfleckbereich bei der optischen Emissionsspektralanalyse mit Mittelspannungsanregung in Argon

Einfluß der Ausscheidungen aus der metallischen Matrix auf die Entladung. Messungen an Proben mit großen Ausscheidungsmengen und unterschiedlichen Ausscheidungsgrößen. Ableitung von Gesetzmäßigkeiten über den Zustand im Brennfleckbereich nach Erreichen des Abfunkgleichgewichtes anhand der Ergebnisse für Schwefel in Automatenstahl und Kohlenstoff in Grauguß. Anwendung von kombinierten Anregungen zur beschleunigten Einstellung des stationären Abfunkzustandes. Hinweise zur Anwendung auf die betriebliche Stahlanalyse.