TY - THES

T1 - Stickstoffaufnahme beim VIM-Schmelzen von martensitischen Chromstählen

AU - Schicker, Alexander

N1 - gesperrt bis 24-05-2028

PY - 2023

Y1 - 2023

N2 - Das Ziel dieser Arbeit war es, das Verhalten der Stickstoffaufnahme aus der Gasphase während eines Schmelz und Verdüsungsprozesses von stickstofflegierten martensitischen Chromstählen zu analysieren. In weiterer Folge soll aus den erhaltenen Ergebnissen ein verbessertes Prozessverständnis für die Herstellung dieser Stähle geschaffen werden. Die Versuchsreihe wurde durch thermodynamische Berechnungen unterstützt. Die Schmelzversuche unterscheiden sich hinsichtlich des Drucks und des Legierungskonzepts durch Variation von Chrom und Vanadium. Durch regelmäßige Probennahmen und Stickstoffanalysen wurden die Sättigungskurven der einzelnen Versuche aufgenommen. Der Vergleich der Versuchsreihen zeigte einen deutlichen Einfluss der Legierungszusammensetzung und des Drucks auf den erzielbaren Stickstoffgehalt der Schmelze. Die Versuche, welche einen geringeren Druck während der schmelzmetallurgischen Arbeit als bei der Verdüsung aufwiesen, zeichneten sich durch einen signifikanten Anstieg des Stickstoffgehalts von der Schmelze zum Pulver aus. Weiters wurden die Stickstoffgehalte der Schmelze und des Pulvers mit den thermodynamischen Berechnungen mittels FactSage und ThermoCalc verglichen. Die FactSage-Berechnungen weichen 15-20% von den gemessenen Stickstoffgehalten ab. ThermoCalc liegt bei den Chromvariationen mit einer Abweichung von ca. 10% näher an den Messergebnissen als FactSage. Bei der vanadiumreichen Legierung weicht ThermoCalc allerdings signifikant von den gemessenen Stickstoffgehalten ab. Durch das gewonnene Verständnis kann die Stickstoffaufnahme während des Schmelz- und Verdüsungsprozesses für die betrachteten Legierungskonzepte, aber auch für ähnliche Legierungslagen, vorausgesagt werden. Es wurde gezeigt, dass mittels thermodynamischer Berechnungen eine Abschätzung der einzustellenden Parameter für einen bestimmten Stickstoffgehalt durchgeführt werden kann.

AB - Das Ziel dieser Arbeit war es, das Verhalten der Stickstoffaufnahme aus der Gasphase während eines Schmelz und Verdüsungsprozesses von stickstofflegierten martensitischen Chromstählen zu analysieren. In weiterer Folge soll aus den erhaltenen Ergebnissen ein verbessertes Prozessverständnis für die Herstellung dieser Stähle geschaffen werden. Die Versuchsreihe wurde durch thermodynamische Berechnungen unterstützt. Die Schmelzversuche unterscheiden sich hinsichtlich des Drucks und des Legierungskonzepts durch Variation von Chrom und Vanadium. Durch regelmäßige Probennahmen und Stickstoffanalysen wurden die Sättigungskurven der einzelnen Versuche aufgenommen. Der Vergleich der Versuchsreihen zeigte einen deutlichen Einfluss der Legierungszusammensetzung und des Drucks auf den erzielbaren Stickstoffgehalt der Schmelze. Die Versuche, welche einen geringeren Druck während der schmelzmetallurgischen Arbeit als bei der Verdüsung aufwiesen, zeichneten sich durch einen signifikanten Anstieg des Stickstoffgehalts von der Schmelze zum Pulver aus. Weiters wurden die Stickstoffgehalte der Schmelze und des Pulvers mit den thermodynamischen Berechnungen mittels FactSage und ThermoCalc verglichen. Die FactSage-Berechnungen weichen 15-20% von den gemessenen Stickstoffgehalten ab. ThermoCalc liegt bei den Chromvariationen mit einer Abweichung von ca. 10% näher an den Messergebnissen als FactSage. Bei der vanadiumreichen Legierung weicht ThermoCalc allerdings signifikant von den gemessenen Stickstoffgehalten ab. Durch das gewonnene Verständnis kann die Stickstoffaufnahme während des Schmelz- und Verdüsungsprozesses für die betrachteten Legierungskonzepte, aber auch für ähnliche Legierungslagen, vorausgesagt werden. Es wurde gezeigt, dass mittels thermodynamischer Berechnungen eine Abschätzung der einzustellenden Parameter für einen bestimmten Stickstoffgehalt durchgeführt werden kann.

KW - nitrogen

KW - martensitic chromium steels

KW - induction melting

KW - additive manufacturing

KW - thermodynamics

KW - Stickstoff

KW - Martensitische Chromstähle

KW - Induktionsschmelzen

KW - Additive Manufacturing

KW - Thermodynamische Berechnungen

M3 - Masterarbeit

ER -