Karbidpartikelbildung und Diffusion in Stählen

Die Einstellung von Dispersionsgefügen in Cr′ und Mn‐legierten Stählen wurde mit der Ausscheidung von M 3 C‐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 r 3 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 D eff für die Legierungselemente C, Mn, Si, Mo und Cr für die Diffusion in der α‐Fe‐Matrix abgeschätzt. D eff 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 D 0 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.