Formation of columnar microstructure when brazing steels as well as nickel and titanium alloys

Abstract Seit den 50er Jahren des 20. Jahrhunderts ist bekannt, dass sich beim Löten mit reinem Kupfer von Stählen unterschiedlichen Kohlenstoffgehalts Stängelkristallite in der Lötnaht bilden. Gelötete Verbindungen mit einem solchen Gefügeaufbau zeichnen sich durch eine grundwerkstoffähnliche Festigkeit aus, wenn die Stängelkristallite die Lötnaht durchdringen. Mit Hilfe thermodynamischer Beziehungen und grundlegenden Transportgleichungen wurde ein physikalisches Modell entwickelt, mit dem die Stängelkristallitbildung in Abhängigkeit der relevanten Parameter quantitativ beschrieben werden kann. Das hierzu für das Lotsystem Fe∣C∣Cu experimentell verifizierte Modell [1] lässt sich unter Berücksichtigung der notwendigen Voraussetzungen auf andere Werkstoffsysteme anwenden. Weiterhin wurde das Modell auf hochlegierte Stähle sowie auf Nickel‐ und Titanlegierungen erweitert. Since the 1950s it is known that a formation of columnar microstructure occurs in the seam when brazing steels with different carbon content to liquid copper. Brazed joints with such a microstructure are characterised by a base‐material‐like strength if the crystallites penetrate the seam. With the aid of thermodynamic relations and fundamental transport properties a physical model was developed which describes the columnar microstructure formation as a function of relevant parameters. The model can be applied in principle to any brazing system with metallurgical properties comparable to those of the Fe‐C‐Cu system. Furthermore the model was expand to high‐alloyed steels as well as nickel and titanium alloys.