TY - THES

T1 - Experimentelle Charakterisierung der Austenit/Ferrit-Umwandlung in einer Fe-Cr-Ni Legierung anhand von Dilatometermessungen und Korngrößenbestimmungen

AU - Pöhl, Christopher

N1 - gesperrt bis null

PY - 2009

Y1 - 2009

N2 - Das breite Eigenschaftsspektrum des Stahls resultiert aus seinen vielfach möglichen Gefügeausbildungen. Aus diesem Grund ist es von großer Bedeutung zu verstehen, wie die Mikrostruktur von Stählen durch eine Wärmebehandlung und seine chemische Zusammensetzung beeinflusst wird. In manchen Fällen werden die Prozesse, die während diffusiver Phasenumwandlungen ablaufen, noch nicht ausreichend verstanden. Deshalb ist es das Bestreben mit Hilfe physikalischer Modelle (sharp-interface-Näherung, endliche Mobilität der Phasengrenzfläche) die Kinetik der Austenit/FerritUmwandlung zu simulieren. Als Eingangsgrößen für derartige Modelle dienen die Wärmebehandlungsparameter, die ehemalige Austenitkorngröße, die Ferritkorngröße, sowie die chemische Zusammensetzung des Stahls. Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde die Austenit/Ferrit-Umwandlungskinetik einer Fe - Cr - Ni Modelllegierung experimentell charakterisiert. Jede Probe wurde mehrfach innerhalb eines identen Temperaturregimes aufgeheizt, bei einer gewissen Temperatur vollständig austenitisiert, und danach auf Raumtemperatur abgekühlt. Der Abkühlprozess enthielt ein isothermes Segment, so dass ein Teil der Austenit/Ferritumwandlung bei konstanter Temperatur erfolgte. In der vorliegenden Arbeit wird gezeigt, dass sich die Kinetik der Phasenumwandlung reproduzierbar - also unabhängig vom jeweiligen Umwandlungszyklus - einstellen lässt. Dazu waren eine einmalige Homogenisierungsglühung und eine geringe Abkühlrate erforderlich. Zur Bestimmung der ehemaligen Austenitkorngröße in dem nahezu kohlenstofffreien Material, wurde die Methode des thermischen Ätzens weiterentwickelt. Durch den Einsatz von organischem Klebstoff als Gettermaterial, ist es möglich die Oxidation der Probe zu vermindern. Dadurch konnten die Austenitkorngrenzen besonders deutlich dargestellt werden. Zusätzlich wurde im Rahmen dieser Arbeit auch ein Gibbsenergieminimierer für das zu untersuchende Legierungssystem programmiert. Dieser gestattet es für den eisenreichen Bereich ein Phasendiagramm zu berechnen. Abschließend wurden diese Ergebnisse mit einem mittels ThermoCalc berechneten Phasendiagramm verglichen.

AB - Das breite Eigenschaftsspektrum des Stahls resultiert aus seinen vielfach möglichen Gefügeausbildungen. Aus diesem Grund ist es von großer Bedeutung zu verstehen, wie die Mikrostruktur von Stählen durch eine Wärmebehandlung und seine chemische Zusammensetzung beeinflusst wird. In manchen Fällen werden die Prozesse, die während diffusiver Phasenumwandlungen ablaufen, noch nicht ausreichend verstanden. Deshalb ist es das Bestreben mit Hilfe physikalischer Modelle (sharp-interface-Näherung, endliche Mobilität der Phasengrenzfläche) die Kinetik der Austenit/FerritUmwandlung zu simulieren. Als Eingangsgrößen für derartige Modelle dienen die Wärmebehandlungsparameter, die ehemalige Austenitkorngröße, die Ferritkorngröße, sowie die chemische Zusammensetzung des Stahls. Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde die Austenit/Ferrit-Umwandlungskinetik einer Fe - Cr - Ni Modelllegierung experimentell charakterisiert. Jede Probe wurde mehrfach innerhalb eines identen Temperaturregimes aufgeheizt, bei einer gewissen Temperatur vollständig austenitisiert, und danach auf Raumtemperatur abgekühlt. Der Abkühlprozess enthielt ein isothermes Segment, so dass ein Teil der Austenit/Ferritumwandlung bei konstanter Temperatur erfolgte. In der vorliegenden Arbeit wird gezeigt, dass sich die Kinetik der Phasenumwandlung reproduzierbar - also unabhängig vom jeweiligen Umwandlungszyklus - einstellen lässt. Dazu waren eine einmalige Homogenisierungsglühung und eine geringe Abkühlrate erforderlich. Zur Bestimmung der ehemaligen Austenitkorngröße in dem nahezu kohlenstofffreien Material, wurde die Methode des thermischen Ätzens weiterentwickelt. Durch den Einsatz von organischem Klebstoff als Gettermaterial, ist es möglich die Oxidation der Probe zu vermindern. Dadurch konnten die Austenitkorngrenzen besonders deutlich dargestellt werden. Zusätzlich wurde im Rahmen dieser Arbeit auch ein Gibbsenergieminimierer für das zu untersuchende Legierungssystem programmiert. Dieser gestattet es für den eisenreichen Bereich ein Phasendiagramm zu berechnen. Abschließend wurden diese Ergebnisse mit einem mittels ThermoCalc berechneten Phasendiagramm verglichen.

KW - austenite ferrite grain size Fe-Cr-Ni alloy transformation kinetics dilatometer phase diagrams

KW - Austenit Ferrit Korngröße Fe-Cr-Ni Legierung Umwandlungskinetik Dilatometer Phasendiagramm

M3 - Diplomarbeit

ER -