Beim Inconel 617 scheiden sich nach längerer Beanspruchung (850°C, >30 h) zusätzlich
plättchenförmige Partikel aus (Bild 7), deren EDS-Analyse auf eine Zusammensetzung analog der
Primärkarbide vom Typ M4C hinweist. Die Umrechnung in Atomprozent (Tabelle 2) ergibt eine
Zusammensetzung des Metallanteils aus 2 Chrom- und 4 Molybdänatomen pro Formeleinheit hin,
wobei die Chromatome in geringem Maße (1/6) durch Kobalt ersetzt werden können. Bei den fein
verteilten M,;C;-Karbiden im Inconel handelt es sich ebenfalls um Chromkarbide. Dabei sind offenbar
4 Chromatome pro Formeleinheit durch Molybdän ersetzt.
Nach langen Zeiten (einige 100 bis 1000h) thermischer Beanspruchung bei 850°C von Haynes 188
treten wolframreiche Partikel auf, die morphologisch nicht von den sekundären M;C-Karbiden zu
unterscheiden sind. Mit dem deutlich anderen Co-Cr-Verhältnis und dem Röntgendiffraktogramm
konnte die Laves-Phase Co,‚W (Tabelle 2) identifiziert werden. Die Umrechnung des
Regressionsergebnisses läßt auch hier eine teilweise Substitution von Kobalt durch Chrom vermuten
und führt zur Summenformel (Co,Cr,.„),W.
Speziell für den Werkstoff Haynes 188 stellt sich die gesamte Ausscheidungssequenz bei 850°C wie
folgt dar: Nach kurzen Beanspruchungszeiten (3-5h) scheiden sich zusätzlich zu den
M<;C-Primärkarbiden kleine feinverteilte M.;C;-Karbide aus, die bei ca. 15h ihr Maximum erreichen.
Ab ca. 100h Beanspruchungszeit findet die thermodynamisch stabilere M;C-Ausscheidung statt, die den
noch freien Kohlenstoff der Matrix bindet. Das chemische Gleichgewicht der
M,;C;-Ausscheidungsreaktion wird verschoben und reagiert mit zunehmender Auflösung der
Chromkarbide. Durch die zunehmende Konkurrenz der M,;C-Partikel findet keine nennenswerte
Vergröberung von M„;Cg statt. Nur das M;C kann vergröbern und wird dann auch raster- und
lichtmikroskopisch nachweisbar und entsprechenden quantitativen Untersuchungen zugänglich /6/. Das
beschriebene Verhalten wird durch die Entwicklung der Matrixkonzentration der Elemente Cr und W
mit der Beanspruchungszeit verdeutlicht (Bild 9). Die Chromkonzentration sinkt zunächst ab, was mit
der M„3C;-Ausscheidung begründet wird. Während der folgenden M;C-Ausscheidung sinkt der
Wolframgehalt der Matrix, während der Chromgehalt wieder steigt und nahezu den Ausgangswert
erreicht.
4. Möglichkeiten und Grenzen der Regressionsmethode
Das beschriebene Verfahren zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung von Partikeln bei
unbekanntem Matrixanteil ist eine einfache Methode zur Separierung der Partikelkonzentration.
Voraussetzung ist, daß hinreichend viele Partikel in unterschiedlich dicken Folienbereichen vorhanden
sind und mindestens ein Element in sehr dünnen Folienbereichen einen Konzentrationsabfall aufweist.
Fehlen Meßpunkte aus dünnen Folienbereichen, deren Analyseergebnis sich deutlich von dem der
Matrix unterscheidet, so wirken sich statistische Streuungen durch die Hebelwirkung der
Regressionsgeraden in einer größeren Unsicherheit des extrapolierten Wertes aus.
Bei den angegebenen Fehlern handelt es sich um statistische Schwankungen bei einer Reihe von
einzelnen quantitativen EDS-Analysen. Systematische Fehlermöglichkeiten bestehen besonders bei der
Untergrundabtrennung, da die benutzten Modellfunktionen eine Reihe Detektorparametern benutzen,
die nicht notwendigerweise konstant sind. Die Regressionen basieren auf Einzelergebnissen an
verschiedenen Proben, wobei die Messungen zum Teil in längeren Zeitabständen erfolgten. Es ergaben
sich keine Abweichungen im Analyseergebnis, die die normale statistische Unsicherheit von max. 0,5 %
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