Phosphor in Eisen und Stahl – Ein Überblick über grenzflächenanalytische Untersuchungen am Max‐Planck‐Institut für Eisenforschung zum Segregationsverhalten des Phosphors an äußeren und inneren Grenzflächen von Eisen und Stahl

Die Oberflächensegregation von Phosphor wurde an (100) orientierten Einkristallproben vom Typ Fe‐P und Fe‐Si‐P untersucht. Phosphor zeigt eine ausgeprägte Tendenz, sich an Oberflächen anzureichern. Die Wechselwirkung mit Kristalldefekten führt zu einer weiteren Anreicherung des Phosphors unter der Oberfläche. Eine stark abstoßende Wechselwirkung des Phosphors mit ebenfalls segregierendem Silizium kann zu einer vollständigen Verdrängung des Siliziums aus dem oberflächennahen Bereich führen. Phosphor‐Gleichgewichtssegregationsuntersuchungen ergaben eine Segregationsenthalpie von −180 kJ/mol für das ternäre FeSiP, d. h. einen nur geringfügig geringeren Wert als für die Segregationsenthalpie des extrem oberflächenaktiven Schwefels in Eisen und Stahl. Die deutliche Tendenz des Phosphors, sich an Grenzflächen von Eisen und Stahl anzureichern, wird auch an Korngrenzen beobachtet. Die Korngrenzensegregation wurde an den Systemen FeP FeCP, FeMP und FeMCP mit M Cr, Mo, V, Ti, Nb untersucht. Die Segregation von Kohlenstoff führt zu einer Verdrängung des Phosphors von den Korngrenzen. Liegen im Material jedoch Karbidbildner wie z. B. Chrom vor, so wird dieser positive Effekt des Kohlenstoffs wieder aufgehoben. Elemente, die Phosphor zu binden vermögen, wie z. B. Titan, vermindern die Korngrenzensegregation von Phosphor ebenso wie phosphorlösende intermetallische Verbindungen. An der Grenzfläche zwischen Karbiden und der Matrix wurde ebenfalls Phosphor‐Segregation beobachtet.