Kurzzusammenfassung der Arbeit

Im Zuge des Stranggießens treten an der erstarrten Stahloberfläche unvermeidbare Hochtemperaturoxidationsphänomene auf, die durch die im Stahl anwesenden Elemente unterschiedlich beeinflusst werden. Elemente welche ein höhere Affinität zum Sauerstoff aufweisen als Eisen wie z.B. Silizium oder Mangan werden bevorzugt oxidiert, wohingegen Elemente mit geringerer Sauerstoffaffinität, wie z.B. Kupfer, Zinn oder Nickel sich am Interface anreichern. In Abhängigkeit der Oxidationsstärke bzw. Legierungslage kann es zur Ausbildung von niedrig schmelzenden Metall- bzw. Oxidphasen kommen, die in weiterer Folge die Korngrenzen bzw. Interphase Morphologie beeinflussen und die spätere Ausbildung von Oberflächenrissen begünstigen.

Die Literaturrecherche soll demnach auf den Einfluss dieser Elemente auf die Ausbildung von intergranularer Oxidation bzw.  liquid metal embrittlement als Oberflächenschädigung basieren. Die Bildung von Oberflächenrissen wird mittels des IMC-Biegeversuchs mit in-situ gegossenen Proben im Schmelzlabor des Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie (LfESM) untersucht. Beim IMC-Biegeversuch handelt es sich um ein am LfESM entwickeltes Verfahren um Proben möglichst realitätsnah zum Strangießprozess zu untersuchen.  Die Schädigung durch die Verformung im 3-Punkt Biegeversuch stellt ein Maß für die Duktilität der Strangschale unter den gegebenen Versuchsparametern dar. Gegenwärtig erfolgt die Abkühlung der Proben unter normaler Umgebungsluft, diese soll jedoch im Zuge dieser Arbeit durch eine Wasserdampf angereicherte  Luft ersetzt werden, um die Abkühlung der Proben im Zuge der Versuche noch weiter an die Realität anzupassen.  Zusätzlich wird mittels thermogravimetrischen Laborexperimenten die Hochtemperaturoxidation unter kontrollierten Laborbedingungen simuliert und die Ergebnisse mit jenen der in-situ Proben abgeglichen um deren Aussagekraft einzustufen.

Arbeitspakete

Literaturstudium über die Auswirkung der Spurenelemente Kupfer, Zinn und Nickel auf die Hochtemperaturoxidation von Stahl. Welche Auswirkungen sind auf die Oberflächenrissbildung beim Stranggießen zu erwarten.

Praktischer Teil:

• Inbetriebnahme einer wasserdampfbasierten Abkühlung des IMC-B Versuchs (Ofenumbau, Aufbau des experimentellen Setups, Kontrolle einwandfreien Funktionalität; Inbetriebnahme)
• Begleitung der Oxidations- und Biegeversuche für unterschiedliche mit Spurenelementen gezielt legierten Stählen
• Metallographische Auswertung hinsichtlich Oxidation und Rissbildung
• Ermittlung der Zusammenhänge von Vorschädigungen an der Biegeprobe mit der Fehlerbildung im Biegeversuch; Vergleich der Ergebnisse mit vorangegangen Versuchen, Wie hängt die Rissausbildung mit den Parametern Oxidationsmedium und Legierungselemente zusammen
• Dokumentation und Verfassung der schriftlichen Arbeit