Aufkohlung von Hochtemperaturwerkstoffen – Teil I:. Modellmäßige mathematische Beschreibung des Vorganges der Eindiffusion mit gleichzeitiger Ausscheidung einer Verbindung des eindringenden Elementes

Metallische Werkstoffe erfahren häufig beim Hochtemperatureinsatz eine Gefügeänderung durch die Eindiffusion eines Fremdelementes mit einer Ausscheidung von Verbindungen dieses Elementes mit einem Legierungsbestandteil (z.B. innere Oxidation, innere Nitrid‐, innere Sulfidbildung). Diese Gefügeänderung beeinflußt die mechanischen Eigenschaften und stellt unter Umständen den lebensdauerbegrenzenden Faktor dar. Die Kinetik des Vorganges kann nur dann durch ein einfaches Zeitgesetz beschrieben werden, wenn relativ spezielle Voraussetzungen erfüllt sind, beispielsweise, wenn das Löslichkeitsproudukt der sich bildenden Verbindungen sehr klein ist. In dieser Arbeit wird ein Rechenverfahren vorgestellt, welches eine Berechnung des Reaktionsablaufes unter allgemeinen Bedingungen ermöglicht. Die Methode beruht auf der Lösung von Differentialgleichungen mittels finiter Differenzen. Die zugrundeliegenden Beziehungen werden aus der Betrachtung der Vorgänge der Diffusion, Ausscheidung und Umwandlung für den Fall der Aufkohlung abgeleitet. Anhand eines speziellen Beispieles wir der Unterschied zur analytischen Beschreibung für den Fall mit eingeschränkten Voraussetzungen demonstriert und Anwendungsmöglichkeiten des Verfahrens diskutiert.