ISSN:
0933-5137
Keywords:
Chemistry
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Polymer and Materials Science
Source:
Wiley InterScience Backfile Collection 1832-2000
Topics:
Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics
Description / Table of Contents:
Carbide Particle Formation and Diffusion in SteelsThe adjustment of dispersed microstructures in Cr and Mn alloyed steels by precipitation of carbide particles M3C was carried out from the martensitic initial condition by annealing in the temperature range T = 500°…700°C about the time t = 1…4290 min. In this connection it was already shown that the nucleation, the particle growth and coarsening run off parallel, where the coarsening is the dominating process.With the increase of the particle volume according to r3 α t (r - particle radius) final particle sizes were obtained asymptotically. The increase of the particle volume in the coarsening stage can be only maintained, if small particles will be dissolved again. This process can be written well with the Ostwald-ripening relationships. Permanent concentration changes at the nucleation sites resp. in the decompositing matrix are necessary. By means of the Ostwald-ripening law the effective chemical diffusion coefficients Deff of the alloying elements C, Mn, Si Mo and Cr in the α-Fe-matrix could be evaluated. Deff changes with the decomposition of the matrix by a few orders of magnitude. The diffusibility of the elementes depends on the alloying content in the matrix. C has as expected the greatest mobility, Cr shows the smallest one. The lattice bond seems to be of significance.Moreover the values of activation energy of carbide particle precipitation Q and the frequency factors D0 in the Arrhenius-relationship were evaluated applied to the steels investigated.With this the necessary diffusion data relative to short till to longtime thermal treatment for the adjustment of heat-treated microstructures are available. The lower and the upper limiting values of the carbide particle size spectra can be taken from the plots referred to the Mn and Cr alloyed steels.
Notes:
Die Einstellung von Dispersionsgefügen in Cr′ und Mn-legierten Stählen wurde mit der Ausscheidung von M3C-Karbidpartikeln aus dem martensitischen Ausgangszustand durch Auslagerung im Temperaturbereich von T = 500° …700°C über eine Dauer von t = 1…4290 min vorgenommen. Wie bereits früher in diesem Zusammenhang festgestellt wurde, können Keimbildung, Partikelwachstum und -vergrößerung parallel ablaufen, wobei die Vergröberung zeitlich dominiert. Mit der Partikelvolumenzunahme gemäß r3 α t (r - Partikelradius) werden asymptotisch endliche Partikelgrößen erhalten. Die Volumenzunahme im Vergröberungsstadium kann nur aufrechterhálten werden, wenn kleine Partikel wieder aufgelöst werden. Dieser Vorgang wird mit der Ostwald-Reifung gut beschrieben. Damit sind Ständige Konzentrationsänderungen an den Partikelkeimbildungsorten bzw. in der sich entmischenden Matrix erforderlich. Mit Hilfe der Ostwald-Reifungsgesetze wurden effektive chemische Diffusionskoeffizienten Deff für die Legierungselemente C, Mn, Si, Mo und Cr für die Diffusion in der α-Fe-Matrix abgeschätzt. Deff ändert sich mit der Entmischung der Matrix um einige Gößenordnungen. Das Diffusionvermögen der Elemente hängt vom Legierungsgehalt der Matrix ab. C ist wie erwartet am beweglichsten, Cr am unbeweglichsten. Die Gittérbindung scheint dabei bedeutend zu sein.Im weiteren konnten die Werte der Aktivierungsenergie für die Karbidausscheidung Q und die Frequenzfaktoren D0 in der Arrhenius-Beziehung für die untersuchten Stähle ermittelt werden. Damit stehen die für eine kurz- bis langzeitige Wärmebehandlung erforderlichen Diffusionsdaten zur Einstellung von Vergütungsgefügen bereit. Die unteren und oberen Grenzwerte des Karbidpartikelgrößenspektrums können den Darstellungen für die Cr′ und Mn-legierten Stähle entnommen werden.
Additional Material:
6 Ill.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1002/mawe.19960270812
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