Simulation und praktische Anwendung des geregelten Carbonitrierens von niedriglegierten Stählen:
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| Language: | German |
| Published: |
Düren
Shaker
2019
|
| Series: | Berichte aus der Werkstofftechnik
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1
EINLEITUNG
.........................................................................................................................
1
2
GRUNDLAGEN
DES
CARBONITRIERENS
....................................................................................
3
2.1
STAND
DER
TECHNIK
...................................................................................................
3
2.1.1
VERBESSERUNG
DER
BAUTEILEIGENSCHAFTEN
..........................................................
3
2.1.2
CARBONITRIEREN
IN
DER
HEUTIGEN
PRAXIS
............................................................
8
2.2
THERMODYNAMISCHE
SYSTEME
..................................................................................
11
2.2.1
ENTROPIE
..........................................................................................................
11
2.2.2
FREIE
ENTHALPIE
...............................................................................................
11
2.2.3
CHEMISCHES
POTENTIAL
....................................................................................
13
2.2.4
AKTIVITAET
.........................................................................................................
14
2.3
REAKTIONEN
IN
DER
GASPHASE
.................................................................................
16
2.3.1
BOUDOUARD-GLEICHGEWICHT
...............................................................................
18
2.3.2
HETEROGENES
WASSERGAS-GLEICHGEWICHT
.........................................................
18
2.3.3
BILDUNG
VON
SAUERSTOFF
..................................................................................
19
2.3.4
METHANREAKTION
..............................................................................................
19
2.3.5
AMMONIAKREAKTION
........................................................................................
20
2.3.6
WEITERE
REAKTIONEN
.......................................................................................
21
2.3.7
QUERREAKTIONEN
...............................................................................................
21
2.4
PROZESSREGELUNG
DER
ATMOSPHAERE
..........................................................................
23
2.4.1
KOHLENSTOFFPEGEL
.............................................................................................
23
2.4.2
STICKSTOFFPEGEL
................................................................................................
24
2.5
STOFFUEBERGANG
VON
DER
GASPHASE
IN
DIE
FESTPHASE
.............................................
28
2.5.1
KOHLENSTOFFUEBERGANG
.......................................................................................
28
2.5.2
STICKSTOFFUEBERGANG
..........................................................................................
29
2.6
REAKTIONEN
IN
DER
FESTPHASE
..................................................................................
30
2.6.1
FESTE
LOESUNG
IM
AUSTENIT
..............................................................................
30
2.6.2
LEGIERUNGSEINFLUSS
AUF
DIE
AKTIVITAET
..............................................................
33
2.6.3
DIFFUSION
VON
KOHLENSTOFF
UND
STICKSTOFF
.....................................................
39
2.6.4
AUSSCHEIDUNGSBILDUNG
IM
AUSTENIT
...............................................................
42
2.6.5
PORENBILDUNG
IN
DER
RANDSCHICHT
.................................................................
46
2.7
SIMULATION
DER
CARBONITRIERWAERMEBEHANDLUNG
....................................................
48
3
PROBLEMSTELLUNG
UND
ZIELSETZUNG
..................................................................................
51
4
METHODEN
UND
EXPERIMENTELLE
VERSUCHSDURCHFUEHRUNG
...............................................
55
4.1
CARBONITRIEREN
VON
NIEDRIGLEGIERTEN
STAEHLEN
........................................................
55
4.1.1
WERKSTOFFAUSWAHL
...........................................................................................
55
4.1.2
WAERMEBEHANDLUNGSANLAGE
.............................................................................
59
4.1.3
MODELL
DER
KOHLENSTOFFPEGELREGELUNG
...........................................................
60
4.1.4
MODELL
DER
RESTAMMONIAKREGELUNG
...............................................................
61
4.1.5
VERSUCHSDURCHFUEHRUNG
....................................................................................
61
4.2
ANALYTIK
UND
METALLOGRAPHIE
................................................................................
64
4.2.1
WAERMEBEHANDLUNGSPROTOKOLLE
........................................................................
64
4.2.2
OPTISCHE
EMISSIONSSPEKTROSKOPIE
..................................................................
67
4.2.3
METALLOGRAPHISCHE
UNTERSUCHUNGEN
..............................................................
71
4.2.4
RASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE
.........................................................................
81
4.2.5
TRANSMISSIONSELEKTRONENMIKROSKOPIE
UND
ROENTGENBEUGUNG
.......................
83
5
ERGEBNISSE
THERMODYNAMISCHER
BERECHNUNGEN
...........................................................
87
5.1
BETRACHTUNG
DER
LEGIERUNGSEINFLUESSE
.........................................................................
88
5.1.1
LEGIERUNGSFAKTOREN
BEI
VOLLSTAENDIGER
LOESUNG
IM
AUSTENIT
...........................
88
5.1.2
LEGIERUNGSFAKTOREN
IM
AUSGANGSZUSTAND
.....................................................
89
II
5.2
BETRACHTUNG
DER
AUSSCHEIDUNGSBILDUNG
...................................................................
90
5.2.1
EISEN-CHROM-CARBIDE
....................................................................................
91
5.2.2
CHROMNITRIDE
..................................................................................................
93
5.2.3
ZUSAMMENHANG
ZWISCHEN
EISEN-CHROM-CARBIDEN
UND
CHROMNITRIDEN
....97
5.2.4
SILIZIUMNITRIDE
..............................................................................................
102
5.2.5
AUSSCHEIDUNGEN
IM
AUSGANGSZUSTAND
........................................................
105
6
PROGRAMMIERUNG
DER
SIMULATION
DES
CARBONITRIERENS
..............................................
109
7
DISKUSSION
DER
ERGEBNISSE
...........................................................................................
115
7.1
KOHLENSTOFF-
UND
STICKSTOFFGEHALTE
IM
GLEICHGEWICHT
.......................................
115
7.1.1
KOHLENSTOFF-
UND
STICKSTOFFGEHALT
IN
UNLEGIERTEM
EISEN
............................
115
7.1.2
KOHLENSTOFF-
UND
STICKSTOFFGEHALT
IN
LEGIERTEM
STAHL
................................
116
7.1.3
ABSCHAETZUNG
VON
GELOESTEN
UND
AUSGESCHIEDENEN
GEHALTEN
......................
118
7.1.4
EINFLUSS
VON
STOERGROESSEN
AUF
DIE
GLEICHGEWICHTSGEHALTE
............................
123
7.2
VERGLEICH
VON
SIMULATION
UND
SPEKTROSKOPISCH
GEMESSENEN
PROFILEN
.............
125
7.2.1
SIMULATION
DES
CARBONITRIERENS
VON
WAELZLAGERSTAEHLEN
.............................
125
7.2.2
SIMULATION
DES
CARBONITRIERENS
VON
EINSATZSTAEHLEN
.................................
130
7.2.3
SIMULATION
DES
CARBONITRIERENS
VON
WARMARBEITSSTAEHLEN
........................
134
7.2.4
VARIATION
DER
DIFFUSIONSKOEFFIZIENTEN
.........................................................
135
7.2.5
VARIATION
DER
BILDUNGSGESCHWINDIGKEIT
VON
AUSSCHEIDUNGEN
..................
136
7.2.6
VARIATION
DES
AUSGANGSZUSTANDS
.................................................................
138
7.2.7
ABSCHAETZUNG
DER
SIMULATIONSUNSICHERHEIT
..................................................
139
7.2.8
PHASENUMWANDLUNG
FERRITISCHER
RANDSCHICHTEN
........................................
140
7.2.9
PORENBILDUNG
UNTER
HOHER
STICKSTOFFAKTIVITAET
............................................
141
7.3
INSTALLATION
EINER
PROZESSREGELUNG
FUER
DAS
CARBONITRIEREN
...............................
143
7.3.1
REFERENZBEHANDLUNG
WAELZLAGERSTAHL
..........................................................
144
7.3.2
REFERENZBEHANDLUNG
EINSATZSTAHL
...............................................................
147
8
ZUSAMMENFASSUNG
........................................................................................................
149
9
AUSBLICK
........................................................................................................................
153
LITERATURVERZEICHNIS
.............................................................................................................
157
NOMENKLATUR
...........................................................................................................................
V
III
|
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