Einfluss von Nickel auf die Hochtemperaturphasenumwandlungen von Stählen

Einfluss von Nickel auf die Hochtemperaturphasenumwandlungen von Stählen

Patrick Donauer

Nr.: 146

Nickel ist in Stähle ein bekanntes Legierungselement für korrosions- und hitzebeständige Legierungen. Nickel ist aber ein relevantes Legierungselement für duktile und tieftemperaturbeständige schwere Grobbleche (international: low-temperature resistant ductile heavy-plates, 9% Nickel Steel for LNG and Cryogenic Applications – Cryogenic Storage Vessels, Cryogenic Pipes, LNG Carriers, z.B. ASTM A353, ASTM A553 Type 1, …).

Solche schweren Grobbleche werden bei der voestalpine Stahl Linz im Stranggießprozess hergestellt und dann im Walzwerk weiterverarbeitet. Für die exakte Prozessplanung und -führung ist die Kenntnis der Hochtemperaturphasenumwandlungen (Liquidus-, Solidus-, Peritektische Temperatur, sowie die Stabilitätsgebiete von Austenit und Ferrit) von äußerster Relevanz.

Ziel dieser Arbeit ist es den anhand von Modellegierungen (Fe-C-Ni…) den Einfluss von Nickel auf die Hochtemperaturphasenumwandlungen mittels DSC-Messungen experimentell zu bestimmen. Da Nickel ein starker Austenit-Stabilisator ist, ist die Wechselwirkung mit starken Ferritstabilisatoren wie Silizium, Phosphor… im Bereich der peritektischen Phasenumwandlung ebenfalls mittels eigener Modelllegierungen ermitteln. Die neuen Messergebnisse sind mit vorhandenen thermodynamischen Datenbanken zu vergleichen.

Arbeitspakete:

  • Literaturrecherche über Nickel in Stählen (Fokus 9%Ni-legierte Güten)
  • Thermodynamische Berechnungen der Phasenumwandlungen mittels FactSage und ThermoCalc (Calphad-Methode) zur Versuchsplanung
  • Eigene Laborprobenherstellung mittels Hochfrequenz-Umschmelzanlage (HFU) von Fe-C-Ni +X Legierungen, ca. ~15 Legierungen (= selber die eigenen Proben schmelzen)
  • Durchführung und Auswertung von DSC (Differential Scanning Calorimetry) -Messungen bis 1550°C
  • Vergleich mit experimentellen Daten mit den thermodynamischen Berechnungen und Erstellen einer Bachelorarbeit

Advisors

Christian Bernhard

Ao.Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.mont.
Vice-Head of Institute - Secondary Metallurgy and Casting

Peter Presoly

Dipl.-Ing. Dr.mont.
Post Doc - Thermal Analysis and Thermodynamics
2021-02-19T13:05:46+01:00