Gleichgewicht und Kinetik der Ausscheidung von Tonerde im System Eisen—Sauerstoff—Aluminium bei 1600° C

Berechnung der Gleichgewichte zwischen Aluminium und Sauerstoff aus thermodynamischen Daten. Versuche zur Ausscheidung und Reduktion von Tonerde in flüssigen Eisenschmelzen bei 1600°C. Ermittlung des Wirkungs-parameters e_O^Al aus Ausscheidungsversuchen. Bedeutung von Übersättigung und metastabiler Grenze für die Keim-büdung von Tonerde und Einfluβ der Oberflächenspannung. Untersuchung des Mechanismus der Tonerdeausscheidung in Diffusionsversuchen und Angabe der Diffusionskoeffizienten D_Al und D_O- Erörterung der Bedingungen für periodisch auftretende Fällungszonen sowie der Bedeutung der Wachstumsgeschwindigkeit auf die Erkennbarkeit der Ausscheidungen. Zusammenhänge zwischen Teilchengröβe und Ort und Zeit der Ausscheidung.     

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.     

Zur Kinetik der diskontinuierlichen lamellaren Ausscheidung in Gold-Eisen-Mischkristallen

Metallographische und röntgenographische Untersuchung von Morphologie, Wachstumsgeschwindigkeit, Lamellenabstand und chemischer Zusammensetzung der Ausscheidungszellen in Gold-Eisen-Mischkristallen mit Stoffmengengehalten an Eisen von 30 bis 60 % zur Beurteilung der Kinetik der diskontinuierlichen lamellaren Ausscheidung. Berechnung der mit der Ausscheidungsreaktion verknüpften Änderung der freien Enthalpie. Berechnung des Grenzflächendiffusionskoeffizienten und des Lamellenabstandes nach verschiedenen mathematischen Modellen der diskontinuierlichen lamellaren Ausscheidung und Erörterung der erhaltenen Ergebnisse.     

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.     

Wesensgleichheit der hexagonalen ɛ-Phasen in kohlenstoffarmen austenitischen Mangan- und Chrom-Nickel-Stählen

Durch dilatometrische, magnetische, röntgenographische und metallographische Untersuchungen an acht Eisen-Mangan-Chrom-Nickel-Legierungen mit einem unterschiedliehen Mn:Cr:Ni-Verhältnis Nachweis, daβ die in austenitischen Chrom-Nickel-Stählen auftretende hexagonale ?-Phase sowohl mit der in hochlegierten Manganstahlen vorkommenden ?-Phase also auch mit der hexagonalen Tieftemperaturmodifikation des reinen Kobalts isomorph und damit wesensgleich ist. Übertragbarkeit der für die martensitischen Umwandlungen von Manganstählen und von Kobalt erhaltenen Gesetzmäβigkeiten auf die austenitischen Chrom-Nickel-Stähle (und umgekehrt).     

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.     

Zum Dämpfungsverhalten von stickstoffhaltigem,kalt verformtem α-Eisen

Abtrennung der eigentlichen Verformungsdämpfung vom ?Dämpfungspegel”. Einfluß einer zusätzlichen Verformung, verschiedener Wärmebehandlungen und von Legierungszusätzen. Zwei getrennte Höchstwerte im Falle einer Substruktur. Kein wesentlicher Einfluß von Ausscheidungen. Oberhalb einer gewissen Amplitudengrenze negative Amplitudenabhängigkeit der 220°C-Nachwirkung bei normaler Amplitudenabhängigkeit des Pegels. Erörterung einer Modellvorstellung, die auf der kritischen Bremsung von Versetzungskinken beruht und durch Wechselwirkung mit Einlagerungsatomen zustande kommt.     

Möglichkeiten zur Vorhersage unerwünschter Phasen in technischen hochwarmfesten Nickellegierungen durch die mittlere Elektronenleerstellenzahl der Schmelzenzusammensetzung

Die Elektronenverteilung als Voraussetzung für die Bildung der σ-Phase. Ableitung des Begriffs der Elektronenleerstellenzahl N_v für die reinen Übergangsmetalle und der mittleren Elektronenleerstellenzahl N?_v für Mischkristalle. Abgrenzung des Existenzbereiches der σ-Phase durch Linien gleichbleibender N?_v-Werte, Annahmen bezüglich der chemischen Zusammensetzung der vorangehenden Ausscheidungen und der Restmatrix zur Berechnung der N?_v-Werte nach acht verschiedenen Rechenverfahren. Einführung legierungsspezifischer Löslichkeitszahlen für die Legierungsbestandteile und Hinweis auf legierungsspezifische N?_v-Grenzwerte.     

Zur Kinetik der feinlamellaren diskontinuierlichen Ausscheidung in α-Mischkristallen des Systems Eisen–Zink

Untersuchungen zum Ausscheidungsverhalten aus übersättigten α-Eisen-Zink-Legierungen. Ermittlung des Lamellenabstandes und der Wachstumsgeschwindigkeit bei der lamellaren diskontinuierlichen Ausscheidung. Berechnung von Grenzflächendiffusionskoeffizienten und Aktivierungsenergien und Vergleich zur Korngrenzendiffusion im α-Eisen. Erörterung der Versuchsergebnisse anhand verschiedener theoretischer Vorstellungen zur diskontinuierlichen Ausscheidung.     

Die Verteilung von Zink zwischen Ferrit und Austenit und die Thermodynamik des Zweistoffsystems Eisen—Zink

Verfahren zur Herstellung sehr reiner Eisen-Zink-Legierungen. Ermittlung der Sättigungsgehalte an Zink im Ferrit und Austenit mit Hilfe der Mikrosonde. Berechnungen zur Beschreibung der thermodynamischen Eigenschaften des zinklegierten paramagnetischen Ferrits und des zinklegierten Austenits unter Zuhilfenahme von thermodynamischen Werten aus dem Schrifttum. Berechnung des Gleichgewichts Austenit/Ferrit, Festlegung der γ-Schleife des Zustandsschaubildes und Vergleich mit den ermittelten Werten. Berechnung der Löslichkeit der Γ-Phase im α-Eisen mit Hilfe der bereits bekannten Thermodynamik der α-Phase. Berechnung einer metastabilen Mischungslücke und deren Spinodale im Ferrit.     

Ausscheidungsvorgänge während der Wärmebehandlung kupferhaltiger Stähle

Kupferzusätze in Stahl können in bezug auf Korrosionswiderstand und Festigkeit vorteilhaft sein. Es wurde der Einfluß von Kupfer auf die Korngröße, mechanische Eigenschaften und Mikrostruktur von quasi-binären Fe-Cu-Legierungen ermittelt. Der Verfestigungseffekt von Kupfer im abgeschreckten Stahl entsteht durch Kornverfeinerung, Mischkristallverfestigung (46 N/mm²/(% Cu)) und eventuell durch Ausscheidung von Kupfer während des Abkühlens. Es gilt einen linearen Zusammenhang zwischen Korngröße und Kupfergehalt. Zwischen einigen mechanischen Eigenschaften (Härte, Zugfestigkeit und Streckgrenze) und dem Kupfergehalt gilt aber nur ein linearer Zusammenhang, wenn keine Cu-Ausscheidung während des Abkühlens nach dem Lösungsglühen stattgefunden hat. Die eventuell auftretende Ausscheidungshärtung während der Abkühlung kann eine Erhöhung der Streckgrenze mit bis zu 130 N/mm² bewirken. Das Auftreten einer Ausscheidung während des Abkühlens wurde elektronenmikroskopisch nachgewiesen. Der theoretische Verfestigungsbeitrag wurde mit Hilfe dieser Messungen berechnet und stimmt gut mit den Ergebnissen überein. Mittels Jominy-Versuchen wurde die notwendige Abkühlungsgeschwindigkeit zur Vermeidung einer Ausscheidung wie folgt bestimmt: ln(Abk. Geschw.) [°C/s] = 1,98 · (% Cu) ? 0,08.     

Die martensitischen Umwandlungen in kohlenstoffarmen austenitischen Chrom-Nickel-Stählen

Dilatometrische, röntgenographische, metallographische und magnetische Untersuchung über die Umwandlung von metastabilem Austenit bis —196 °C in 19 Stählen mit rd. 0,05% C, 7,3 bis 22,4% Cr, 2,6 bis 17,9% Ni und geringen Gehalten an den üblichen Begleitelementen von Stahl. Aufstellung eines martensitischen Umwandlungsschaubildes in Abhängigkeit vom (Cr + Ni)-Gehalt mit einem Tripelpunkt. Metallographische Unterscheidung von γ, ? und α_? im Feingefüge und im Oberflächenrelief. Vergleich des martensitischen Umwandlungsschaubildes der Chrom-Nickel-Stähle mit dem der Manganstähle. Herkunft der ?-Phase.     

Einfluß einiger B-Elemente auf das Ausscheidungsverhalten von α-Eisen-Zink-Mischkristallen

Ermittlung des Einflusses von Silicium, Germanium, Zinn und Kupfer auf Morphologie und Kinetik der feindispersen diskontinuierlichen Ausscheidung in α-Eisen-Zink-Legierungen mit licht- und elektronenmikroskopischen sowie Röntgenbeugungsverfahren. Berechnung der Aktivierungsenergie aus der Temperaturabhängigkeit der Wachstumsgeschwindigkeit und Grenzflächendiffusionskoeffizienten aus der Wachstumsgeschwindigkeit, dem Lamellenabstand und der Grenzschichtdicke.     

Zur Untersuchung von Ausscheidungsvorgängen in warmfesten Stählen mit rd. 12% Cr bei 500 und 600 °C

Metallographische, elektronenmikroskopische und röntgenographische Untersuchung des Gefügezustandes von sieben verschiedenen warmfesten Stählen mit rd. 0,20% C, rd. 12% Cr und Gehalten an Molybdän bis 2,2%, Vanadin bis 1,11% und Wolfram bis 3,97% nach dem Lösungsglühen bei 1300 °C und Abschrecken in Wasser sowie nach anschließendem Glühen bei 500 und 600 °C während 0,5 bis 5000 h. Gehalt an δ-Ferrit im lösungsgeglühten Zustand. Nachweis der aufeinanderfolgenden Carbidausscheidungsreaktionen im angelassenen Martensit und der Bildung von Lavesphase in δ-Ferrit bei Anwesenheit von Molybdän oder Wolfram. Härteänderung in Abhängigkeit von der Glühdauer. Einfluß der Keimbildungsbedingungen auf den Anstieg der Härte durch Ausscheidung von M₇C₃.     

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.     

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.     

Untersuchung der Bildung von Ausscheidungen in Fe-V-N- und Fe-Nb-N-Legie-rungen bei 550°C bis 600°C

Untersuchung der Kinetik der Nitridausscheidung an Legierungen aus Reineisen mit 0,063% Vanadin, 0,061% Niob oder 0,12% Niob durch Messung der anelastischen Dämpfung, des Widerstandes, der Härte und der Streckgrenze. Angabe eines Verfahrens zur Bestimmung der Konzentration des gelösten Substitutionselementes. Vergleich der verschiedenen Messungen. Elektronenmikroskopische Untersuchungen. Abschätzung des zeitlichen Verlaufs von diffusionskontrollierter Ausscheidung an Hand einer Modellrechnung und Vergleich mit den Messungen.     

Mechanisch-technologische Eigenschaften und Ausscheidungsverhalten hochreiner ferritischer Stähle mit 20 bis 28% Cr und bis zu 5% Mo

Einfluß der Legierungszusammensetzung (20 bis 28% Cr und 0 bis 5% Mo) auf die mechanischen Eigenschaften im lösungsgeglühten Zustand, die Ausscheidung von χ- und σ-Phase sowie das Auftreten der 475 °-Versprödung. Aufstellen von Zeit-Temperatur-Ausscheidung-Schaubildern zur Kennzeichnung der Versprödungsneigung.     

Einfluß von Kobalt auf die martensitischen Umwandlungen in austenitischen Stählen mit rd. 18% Cr und 10% Ni

Röntgenographische, magnetische, metallographische und dilatometrische Untersuchung der martensitischen Umwandlung bei +20 und –196 °C an einer Legierungsreihe, bei der – ausgehend von einem kohlenstoffarmen Stahl mit rd. 18% Cr und 8% Ni– stufenweise je 7% Fe + 2% Cr + 1% Ni durch 10% Co ersetzt wurden, nach Abschrecken und zusätzlicher plastischerVerformung. Ermittlung des Einflusses von Kobalt auf mechanische und magnetische Eigenschaften, Dichte und Gitterkonstante des Austenits. Versuch der lückenlosen Überführung der hexagonalen ?-Phase austenitischer Chrom-Nickel-Stähle in die Tieftemperaturmodifikation des Kobalts durch zusätzliche Versuche an Legierungen, bei denen – ausgehend von rd. 40% Co, 10% Cr und 6% Ni – der Nickelgehalt bis auf 0% abgesenkt wurde.     

Mangan-Silicium-Stickstoff-Phasen und ihr Einfluß auf Verfahren zur Bestimmung von Nitriden

Ausscheidung von Nitriden in Stählen mit 1,2% Mn und 0,25% Si mit und ohne Aluminium. Auftreten von MnSiN₂. Beschreibung der chemischen Eigenschaften der Mangan-Silicium-Stickstoff-Phase. Untersuchung über die Möglichkeiten der Bestimmung der Nitridausscheidung sowie einzelner Nitride in aluminiumhaltigen Stählen.