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ERC
 

ESMA - Elektronenstrahl-Mikroanalyse

Ansprechpartner: Dr. rer. nat. Silvia Richter
e-mail: richter@gfe.rwth-aachen.de
Telefon: +49-241-80-24348


Anwendung

Charakterisierung der γ-α Phasenumwandlung eines C45-Stahles -
Quantitative Kohlenstoffanalyse in einem Austenit-Ferrit-Gefüge


Abb. 1
Abb.1



Die γ-α Phasenumwandlung tritt in einem für Wärmebehandlungen wesentlichen Temperaturbereich auf. Sie ist zugleich Voraussetzung für die Erzeugung moderner, mehrphasiger Stähle. Bei der Herstellung dieser Stähle verändert sich die lokale chemische Zusammensetzung eines Stahles. Beim Abkühlen bilden sich bei geringen Kohlenstoffgehalten an den Austenit-Körnern Ferrit-Keime mit entsprechendem Kohlenstoffgehalt.



Diese Keime wachsen in die mit Kohlenstoff angereicherte austenitische Phase hinein. Bevorzugte Keimbildungsstellen sind die Korngrenzen und insbesondere die Tripelpunkte zwischen den Körnern. Neben der Berechnung des Ferrit-Anteiles bei bestimmten Prozessparametern kann an Hand kinetischer und thermodynamischer Daten auch die C-Verteilung berechnet werden.

Abb.2

Abb.2
                                                

Auflösung des C-Diffusionsprofiles mit einer Empfindlichkeit von 0.02 % und einer Nachweisgrenze von ca. 0.05 % (in Massenanteil).




Zur Überprüfung der Berechnungen wurde ein C45-Stahl im Zweiphasen-Gebiet Austenit und Ferrit wärme-behandelt und anschließend mit der Mikrosonde hinsichtlich der lokalen chemischen Zusammensetzung untersucht. Die Messung der Elementgehalte entlang einer Strecke zwischen zwei zuvor markierten Härteeindrücke ist in Abb. 1 dargestellt. Der Kohlenstoffanteil im Ferrit sinkt auf 0.05 %, wohingegen der Kohlenstoffanteil am Rande des Austenitkorns auf bis zu 0.7% im Mittel ansteigt. Offensichtlich diffundiert der Kohlenstoff während der Glühbehandlung aus dem angrenzenden Ferrit-Keim in das ursprüngliche Austenitkorn. Aufgrund unterschiedlicher Löslichkeiten und Diffusionsgeschwindigkeiten von Kohlenstoff in Ferrit bzw. Austenit bildet sich diese typische Kohlenstoffverteilung (siehe Abb. 2) aus.

 

In Zusammenarbeit mit dem
Kompetenzzentrum für Prozess-Simulation "SIMPRO"