Metallographie Forum

[Elminster]

Ich habe nur kurz eine frage und zwar sind in diesen Thermo-Mechanisch behandelten Stähle ja Nitride und Carbide, die in Verbindung mit dem extrem feinen Korn, die Festigkeit bei gleichzeitiger Zähigkeit garantieren. Diese Nitride werden durch Niob und ein bisschen von V und Ti als Legierungs element hervorgerufen.

Kann ich in einem Schliff diese Nb Ti N Phasen sichtbar machen bzw. irgendwie entdecken oder auch Nb C N verbindungen.
Oder sind diese so klein das ich das nicht zu Gesicht bekommen werde?

Wenn ja könntet ihr mir bitte Beispielbilder zeigen?

Und noch 2 kleine Nebenfragen, sind diese Verbindungen stark korrodierend oder doch eher korrossions beständig?
Könnte man diese Verbindungen durch eine entsprechende Wärmebehandlung vergröbern sodass sie leichter sichtbar zu machen sind?


danke schonmal für die Atworten.
mfg , yannick
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Wer bin ich und wenn ja , wie viele?

[Kaatz]

Hallo Elminster,

Frage zurück: Welche Stähle sind denn gemeint? Thermomechanische Behandlung ist etwas allgemein ausgedrückt, eine Werkstoffnummer oder Kurzname wäre hilfreich.

Gruß aus Berlin,

P. Kaatz
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Administrator - Metallographie Forum -

[Elminster]

Ich habe es von einem S500M oder S700MC

aber ist es denn nicht immer die gleiche Vorbereitung zum behandeln?

schließlich sind die schlüssel Elemente immer gleich vorhanden bzw festvorgeschrieben. 0,4 % Nb <0,1 C und Spuren von Titan und Vanadium.
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[Kaatz]

Hallo Yannick,

also im Stahlschlüssel sind so etwa 2300 Stahlsorten aufgelistet...

Den Kurznamen/Werkstoffnummern ist zu entnehmen, dass es sich um hochfeste, schweißgeeignete allgemeine Baustähle (alte Klassifizierung als 'niedriglegiert') handelt, die nicht für eine Wärmebehandlung beim Verbraucher vorgesehen sind (Quelle DIN EN 10 027, Teil 2 von 1992).

Zum allgemeinen Verständnis hier eine Erläuterung:
"Diese Stähle haben ein ferritisch-perlitisches Gefüge und kommen im warmgewalzten oder normalgeglühten Zustand zum Einsatz.
Da der Kohlenstoffgehalt zur Gewährleistung der Schweißbarkeit nicht mehr als 0,2% betragen darf, wird die erhöhte Festigkeit über eine Mischkristallverfestigung, vorzugsweise durch Zusatz von Mangan (bis etwa 1,5 %), und über ein feinkörniges Gefüge (Korngrenzenverfestigung) sowie in einigen Fällen zusätzlich noch durch Ausscheidungshärtung erbracht. Der Kornverfeinerung fällt außerdem noch die Aufgabe zu, die durch Mischkristall- und Ausscheidungshärtungverminderte Zähigkeit und erhöhte Sprödbruchneigung zu kompensieren." zit. nach Werner Schatt, Werkstoffe des Maschinen- Anlagen- und Apparatebaues, Seite 77, VEB Grundstoffindustrie, Leipzig, 1987.

Da von Feinkörnigkeit die Rede ist, gehe ich mal von so einem Feinkornbaustahl aus?

Weiter steht in dem o.g. Buch:
"Das sind Stähle, die feinverteilte und erst bei höheren Temperaturen in Lösung gehende Nitride und/oder Karbide bilden. Die Nitrid- oder Karbidteilchen behindern das Wachsen der Austenitkörner und führen so zu einem feinen Ferritkorn, auch nach dem Schweißen. Das hierfür wichtigste Element ist Aluminium, das bei Gehalten von 0,02% den im Stahl enthaltenenStickstoff zu Aluminiumnitrid bindet. (...) Sind weitere Elemente mit hoher Stickstoffaffinität im Stahl enthalten, dann kann der Al-Anteil niedriger sein. (...) Eine über die Kornfeinung hinausgehende Wirkung wird erzielt, wenn der Stickstoffanteil über den in Qualitätsstählen üblichen Gehalt von max. 0,008% erhöht und unter Beteiligung von Kohlenstoff durch die Bindung an Vanadium, Titan oder andere Elemente für eine Ausscheidungshärtung nutzbar gemacht wird. Man bezeichnet diese Stähle als mikrolegiert, da der Gehalt der Legierungelemente nur hundertstel bis zehntel Prozent beträgt."

Alle drei Zusätze (Ti, V, Nb) sind als starke Karbidbildner bekannt. Ti, Nb und V bilden auch Nitride, aber auch Karbonitride sind möglich.

Weiter ist im Bargel/Schulze, Werkstoffkunde, Seite 198, VDI-Verlag Düsseldorf, 4. Auflage 1987 zu lesen:
"Die Festigkeitssteigerung beruht auf der Ausscheidung legierter oder unlegierter Karbide oder anderer intermediärer Phasen aus einem im allg. homogenen (einphasigen) Gefüge (Austenit, Ferrit, Martensit). Die Wirkung hängt vor allem ab von der Verteilung und Art der Ausscheidung (kohärent/nichtkohärent), von ihrem Anteil, ihrem durchschnittlichen Durchmesser und dem mittleren Abstand voneinander. (...) Der wirksamste Teilchenabstand liegt in der Größenordnung von 5nm."

Lichtmikroskopisch sichtbar sind diese Nitride also nicht, wenn bereits ihr Abstand zueinander so gering ist.
Ob sie sich durch längeres Glühen sichtbar machen lassen, weil sie dann ja zu größeren Teilchen koagulieren müßten, kommt auf den Versuch an. Zumindest das Schweißen scheint ihnen ja nix auszumachen, denn darauf beruht ja die Schweißeignung dieser Stähle. Im Bargel/Schulze ist eine Grafik enthalten, der zu entnehmen ist, dass künstliche Alterung (10% Kaltverformung, 30 min. bei 250°C geglüht, anschließend an Luft abgekühlt) bei diesen Stählen eine nur geringe Verschlechterung der Kerbschlagzähigkeit bewirkt (von 200 auf etwa 180) und erst bei niedrigen Temperaturen (unterhalb von 0°C) beginnt deutlich zurück zu gehen. Also es scheint durchaus etwas zu passieren...
Sollte es dir gelingen, Ausscheidungen im Ferrit durch so eine Glühung zu erzeugen, so dürften sie dann durch die Ätzung mit 3-5% alkohol. HNO3 als sehr feine nadelartige oder punktförmige Ausscheidungen im Ferritkorn zu sehen sein. Ich kann mir aber nicht vorstellen, dass eine Unterscheidung im Limi möglich ist. Dieser Zustand ist jedoch in der Regel auch unerwünscht (s.o.), weil er zur Versprödung führt (das wird dann ja als 'Alterung' bezeichnet und geht mit einem Verlust der Zähigkeit einher). Also besser ist es, wenn die Nitride -lichtmikroskopisch- nicht zu sehen sind.

Ich glaube mich zu erinnern, dass im DE FERRI METALLOGRAPHIA Fotos von TEM-Aufnahmen von Nitriden im Ferrit enthalten sind (ca. 25.000:1, habe im Augenblick aber keinen Zugriff auf das Buch (steht im Bücherschrank bei Lette und es sind Ferien in Berlin).

Was die Korrosionsbeständigkeit angeht, habe ich folgendes gefunden:
"Zu den schweißbaren höherfesten Stählen zählen auch die Korrosionsträgen Baustähle, die neben einem bis zu 0,13 % erhöhten Phosphoranteil rund 0,25-0,5% Cu sowie 0,5-1% Cr enthalten. Sie werden meist ohne zusätzliche Korrosionschutzmassnahmen eingesetzt."

Da mußt du mal in die genaue Analyse schauen, ob das auf deine Stähle zutrifft. Der Korrosionsschutz beruht hierbei auf der Bildung einer Schutzschicht durch die Legierungselemente, die die Korrosionsgeschwindigkeit stetig vermindert. Diese gering legierten Stähle haben ohnehin keinen nennenswerten Korrosionswiederstand, in der Literatur konnte ich darüber sonst nichts finden. Ich behaupte einfach mal, dass Nitride/Karbide/Karbonitride in dieser submikroskopischen Größe keinen Einfluß auf die Korrosionsbeständigkeit haben, solange sie nicht auf den Korngrenzen ausgeschieden sind und auch gleichmäßig im Gefüge verteilt vorliegen. Aber das ist ja sowieso Voraussetzung zur Erzielung der besonderen Eigenschaften dieser Stähle.

Also nun hoffe ich mal, ich habe deine Frage richtig interpretiert und nicht am Thema vorbei recherchiert
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[Elminster]

Oha da muss ich mich aber erstmal bedanken für diese menge an arbeit die du dir da wegen mir gemacht hast.

---- vielen Dank! ----

Und ja deine Mühe hat sich gelohnt meine Frage ist beantwortet =)

Ich werde in nächster Zeit mal versuchen so einen TM Stahl zu glühen um Die Karbonnitride zu vergröbern. (wenn das überhaupt geht)
Und ja ich weiß das es für diese Art von Stählen schlecht ist wenn die Karbonnitride sichtbar wäen. Aber mir geht es nur darum einfach mal zu sehen wie son Ding aussieht und wie sich das am besten Ätzen läßt und ob sich das vielleicht sogar mit einer Farbätzung in einer eigenen farbe zeigen würde.

Außerdem ein Bargel/schulze werkstoffkundebuch ist mir nicht bekannt hat nicht wer zufällig noch ein exemplar rumliegen ? =)
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[Kaatz]

Ooch, da nich für!
Gern geschehen.

Den Bargel/Schulze findet man z.B. hier:
http://www.amazon.de/Werkstoffkunde-Hans-J%C3%BCrgen-Bargel/dp/3540792961/ref=sr_1_1?ie=UTF8&s=books&qid=1225372548&sr=8-1

Ich glaube kaum, dass jemand, der in dem Themenbereich aktiv ist, sich freiwillig von seinem Exemplar trennt!
Oder?
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[Elminster]

Ist auch nicht notwendig ich habe mal meinen Chef angepumpt. Der hat mir n Zweitauflage gegeben von 82 oder so. Naja es wird wohl reichen ^^
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