TY - BOOK

T1 - Untersuchung der Wirkung von Legierungselementen auf die peritektische Phasenumwandlung in Stählen

AU - Presoly, Peter

N1 - nicht gesperrt

PY - 2014

Y1 - 2014

N2 - Das Verhalten von Stählen beim Stranggießprozess hängt maßgeblich von der Stahlzusammensetzung, den damit verbundenen Phasenumwandlungen und den entsprechenden thermophysikalischen Eigenschaften ab. Als besonders kritisch gelten „peritektische Stähle“, bei denen die peritektische Phasenumwandlung (L+δ→γ+δ) mit der Enderstarrung zusammenfällt. Diese Stähle zeigen ein ungünstiges Prozessverhalten und weisen eine schlechtere Halbzeugqualität auf. Werden peritektische Stähle im Produktionsprogramm als solche erkannt, können diese durch gezielte betriebliche Maßnahmen kontrollierter hergestellt werden. Während im Zweistoffsystem Fe-C der peritektische Bereich genau bekannt ist, ist der Einfluss von Legierungselementen wie Mn, Si, Al und deren Kombinationen nicht vollständig klar. Daher ist die Untersuchung der Wirkung von Legierungselementen auf die peritektische Phasenumwandlung in Stählen von besonderer Bedeutung. Der Literaturteil dieser Arbeit zeigt auf, dass thermoanalytische Labormethoden das größte Potential zur Charakterisierung des Phasenumwandlungsverhaltens von peritektischen Stählen im Gleichgewicht haben und dass die CALPHAD Methode die ideale Berechnungsmethode ist, um die Wirkung von Legierungselementen zu beschreiben. Die durchgeführte praktische Evaluierung von ausgewählten Labormethoden zeigt, dass die Dynamische-Wärmestrom-Differenz-Kalorimetrie (DSC) ein eindeutiges Erkennen von peritektischen ermöglicht. Ergänzende Untersuchungen wurden mit der Dilatometrie und der Hochtemperatur-Laser-Konfokal-Mikroskopie durchgeführt. Mittels systematischer DSC-Messungen wurden basierend auf Modelllegierungen die ternären Systeme Fe-C-Si, Fe-C-Mn und Fe-C-Al untersucht, sowie Vorversuche in den quaternären Systemen Fe-C-Si-Al und Fe-C-Si-Mn durchgeführt. Die Ergebnisse zur Wirkung von Al und der Wechselwirkung von Si mit Mn in Bezug auf das Fe-C System eröffnen hier vollkommen neue Perspektiven.

AB - Das Verhalten von Stählen beim Stranggießprozess hängt maßgeblich von der Stahlzusammensetzung, den damit verbundenen Phasenumwandlungen und den entsprechenden thermophysikalischen Eigenschaften ab. Als besonders kritisch gelten „peritektische Stähle“, bei denen die peritektische Phasenumwandlung (L+δ→γ+δ) mit der Enderstarrung zusammenfällt. Diese Stähle zeigen ein ungünstiges Prozessverhalten und weisen eine schlechtere Halbzeugqualität auf. Werden peritektische Stähle im Produktionsprogramm als solche erkannt, können diese durch gezielte betriebliche Maßnahmen kontrollierter hergestellt werden. Während im Zweistoffsystem Fe-C der peritektische Bereich genau bekannt ist, ist der Einfluss von Legierungselementen wie Mn, Si, Al und deren Kombinationen nicht vollständig klar. Daher ist die Untersuchung der Wirkung von Legierungselementen auf die peritektische Phasenumwandlung in Stählen von besonderer Bedeutung. Der Literaturteil dieser Arbeit zeigt auf, dass thermoanalytische Labormethoden das größte Potential zur Charakterisierung des Phasenumwandlungsverhaltens von peritektischen Stählen im Gleichgewicht haben und dass die CALPHAD Methode die ideale Berechnungsmethode ist, um die Wirkung von Legierungselementen zu beschreiben. Die durchgeführte praktische Evaluierung von ausgewählten Labormethoden zeigt, dass die Dynamische-Wärmestrom-Differenz-Kalorimetrie (DSC) ein eindeutiges Erkennen von peritektischen ermöglicht. Ergänzende Untersuchungen wurden mit der Dilatometrie und der Hochtemperatur-Laser-Konfokal-Mikroskopie durchgeführt. Mittels systematischer DSC-Messungen wurden basierend auf Modelllegierungen die ternären Systeme Fe-C-Si, Fe-C-Mn und Fe-C-Al untersucht, sowie Vorversuche in den quaternären Systemen Fe-C-Si-Al und Fe-C-Si-Mn durchgeführt. Die Ergebnisse zur Wirkung von Al und der Wechselwirkung von Si mit Mn in Bezug auf das Fe-C System eröffnen hier vollkommen neue Perspektiven.

KW - Peritektischer Stahl

KW - Stranggießen

KW - CALPHAD

KW - DTA

KW - DSC

KW - Dilatometer

KW - Hochtemperatur-Laser-Konfokal-Mikroskop

KW - Phasendiagramm

KW - FactSage

KW - ThermoCalc

KW - Fe-C-Si

KW - Fe-C-Al

KW - Fe-C-Mn

KW - ternäre System

KW - quarternäre Systeme

KW - peritectic steel

KW - continuous casting

KW - CALPHAD

KW - DTA

KW - DSC

KW - Dilatometer

KW - High Temperature Laser Scanning Confocal Microscope

KW - phase diagram

KW - FactSage

KW - ThermoCalc

KW - Fe-C-Si

KW - Fe-C-Al

KW - Fe-C-Mn

KW - Fe C-Si-Al

KW - Fe-C-Si-Mn

KW - ternary system

KW - quaternary systems

M3 - Dissertation

ER -