Legierungs- und Begleitelemente von Stahl

• Begleitelemente sind eher störend aber zu teuer zu entfernen, Legierungselemente werden freiwillig zulegiert und allgemein positiv
• Begleitelemente sind zum Beispiel Sauerstoff, Stickstoff, Phosphor, Schwefel, Wasserstoff und Kupfer
• Legierungselemente sind zum Beispiel Chrom Nickel Molybdän
• Sauerstoff und Schwefel Bilden nicht metallische Einschlüsse im Stahl oder setzen sich auf die Korngrenzen und bereiten Probleme bei der Warmumformung
• Phosphor setzt sich auf Korngrenzenausscheidungen bei 400°C -1000°C
• Stickstoff kann auch für Martensithärtung verwendet werden, aber häufiger führt er zu Reckalterung oder Cottrell'schen Wolken
• Wasserstoff als Begleitelement führt zu Flockenrissen und Rekombination gelöster Atome und innerem Gasdruck
• Kupfer als Begleitelement führt zu niedrig schmelzendem Kupfersulfid auf Korngrenzen, es senkt massiv die Zähigkeit
• Legierungselemente im Stahl können einen Mischkristall (Cr, Ni, Mo, V) oder Krabid/Nitrid bilden (C, N mit Fe, Cr,)
• Gelöste Legierungselemente können (1) direkt Eigenschaften beeinflussen (Mischkristallverfestigung) (2) Phasengrenzlinien beeinflusen (3) Umwandlungslinien im ZTU-Diagramm beeinflussen
• Mischkristallverfestigung basiert auf den Atomradiendifferenzen, die Gitterkonstante verändert sich extemer je Größer die Radius Differenz
• Für Hochtemperaturanwendungen kann Martensithärtung nicht gut angewendet werden, dafür wird dann mit Mo, V, [] legiert
• Das gamma-Feld wird von z. B. Nickel und Mangan erweitert, dadurch kann rein Austenit auch bei Raumtemperatur vorkommen
• Das gamma-Feld wird von z. B. Silizium und Chrom verengen
• Chrom Äquivalente stabilisieren Ferrit, Nickel Äquivalente stabilisieren Austenit
• Legierungselemente im Stahl können Karbid oder Nitrid bilden, sie sind intermediäre Phasen bestehend aus mehreren Metallen und Kohlenstoff / Stickstoff mit einem eigenen Kristallgitter
• Karbide werden als MmCn bezeichnet mit M als Metallatome, C als Kohlenstoffe, Nitride als MmNn und Carbonitride als MmXn
• Unlegierte Karbide bestehen nur aus Eisen und Kohlenstoff, wie zum Beispiel Zementit, Legierte Karbide bestehen aus mehreren Metallen
• Karbide werden in Stahl eingebaut um (1) Verschleiß Widerstand zu erhöhen (z. B. Werkzeuge) (2) Festigkeit zu steigern
• Karbide mit ähnlichen Metall- und Kohlenstoffgehalten haben sehr keramische Eigenschaften, wie extrem hohe Härten
• Nasskorrosion ist das Auflösen von Eisen durch ein wässriges Medium, es bildet sich z. B. Rost (Eisenhydroxid)
• Korrosionsschutz vor Nasskorrosion findet statt durch Bildung von dichtem, thermodynamisch stabilem Chromoxid auf der Oberfläche (Passivisierung)
• Hochtemperaturkorrosion ist die Bildung von schwarzem Zunder oberhalb von 570°C in der Kombination mit Luft
• Korrosionsschutz vor Hochtemperaturkorrosion geht auch mit Chromoxid, hier werden ca 20 % Chrom benötigt
• Beschrifte das Schaeffler-Diagramm

  A) Austenit

  B) Ferrit

  C) Martensit

  D) Chrom Äquivalent

  E) Nickel Äquivalent