Untersuchung von Phasengleichgewichten und in-situ Charakterisierung des Austenitkornwachstums im binären Fe-P Gamma-Loop

Untersuchung von Phasengleichgewichten und in-situ Charakterisierung des Austenitkornwachstums im binären Fe-P Gamma-Loop

Paola Vasold

In Stahllegierungen bewirken ferrit-stabilisierende Elemente wie Silizium, Aluminium, Chrom und Phosphor eine Einschnürung des einphasigen Austenitgebiets. Das so entstehende Phasengleichgewicht von Ferrit und Austenit wird als „Gamma-Loop“ bezeichnet und ist praktisch für die erfolgreiche Auslegung Glüh- und Wärmebehandlungen von großer Bedeutung. Im Rahmen dieser Arbeit soll eine umfassende, experimentelle Studie zu Phasengleichgewichten und kinetischen Kornwachstumsprozessen im binären Fe-P „Gamma-Loop“ erstellt werden. Anwendung als Legierungselement findet Phosphor beispielsweise in transformation-induced plasticity (TRIP) Stählen. P-Gehalte von 0.10% haben sich in der Wärmebehandlung als positiv zur Einstellung des TRIP-Effekts herausgestellt.

Am Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie hat sich im letzten Jahrzehnt die Hochtemperatur Laser-Scanning Konfokalmikroskopie (HT-LSCM) als besonders geeignetes Werkzeug zur in-situ Untersuchung von Phasenumwandlungen und Austenitkornwachstumsprozessen entwickelt. Im ersten Teil der Arbeit werden die Phasengrenzlinien im „Gamma-Loop“ thermo-optisch im HT-LSCM bestimmt und mit bereits vorhandenen Ergebnissen aus der thermischen Analyse verglichen. Anschließend soll im Temperaturbereich von 1000 – 1200 °C für P-Gehalte < 0.10% das Wachstum der Austenitkörner in isothermen Halteversuchen analysiert werden und somit Rückschlüsse auf die Korngrenzensegregation gezogen werden. Abschließend wird anhand der experimentellen Ergebnisse ein bestehendes Modell zur Simulation des Austenitkornwachstums erweitert.

Arbeitspakete:

  • Literaturstudie: Korngrenzensegregation von Phosphor, Einfluss von Phosphor auf das Austenitkornwachstum in Stählen, Ansätze zur Berechnung des „Solute Drag“ Effekts
  • Experimenteller Teil: Untersuchung der Phasengrenzlinien im Fe-P „Gamma-Loop“, In-situ Beobachtung des Austenitkornwachstums bei unterschiedlichem P-Gehalt und Temperaturen
  • Theoretischer Teil: Berechnung des „Solute Drag“ Effekts und Implementierung in ein bestehendes Modell zur Simulation des Austenitkornwachstums
  • Auswertung und Dokumentation der Ergebnisse

Advisors

Michael Bernhard

Dipl.-Ing.
PhD-candidate - Thermodynamics of Steels

Nora Fuchs

Dipl.-Ing.
PhD-candidate - High Temperature Confocal Microscopy
2020-07-28T13:22:56+02:00