284 Prakt. Met. Sonderband 46 (2014)
der Hartbarkeit und des Umformverhaltens beitragen. Die Basis dieses Messui
Legierungskonzeptes bildet das Legierungssystem Fe-C-B, im speziellen der anhanc
untereutektische Bereich dieses Systems. Dafür finden sich in der Fachliteratur Fa. C!
kontroverse Diskussionen, insbesondere bezüglich des Stabilitdtsbereiches der 1-Phase chemis
[10]. Außerdem erschweren B-Gehalte >1 Ma.-% durch die Ausbildung sproder
eutektischer Netzwerke die Herstellung von Stählen über den schmelzmetallurgischen
Weg. Anwendungen in Werkzeugstählen finden sich daher nur vereinzelt in
pulvermetallurgisch hergestellten Varianten [11]. Ziel dieses Beitrages ist die
Charakterisierung der Gefüge untereutektischer Fe-C-B Legierungen im Hinblick auf die
Phasenausprägung, sowie den Zusammenhang der chemischen und mikromechanischen
Eigenschaften der auftretenden Hartphasen. Dazu werden zunächst
Gleichgewichtsberechnungen vorgestellt, die anschließend durch die Herstellung und
mikrostrukturelle Analyse ausgewählter Laborschmelzen experimentell validiert werden.
2. VORGEHEN 3. ER
21 THERMODYNAMISCHE BERECHNUNGEN 3.1
Fur thermodynamische Gleichgewichtsberechnungen fand die Software ThermoCaic in Bild 1
der Version S mit der thermodynamischen Datenbank TCFe7 Anwendung. In den Funktio
Berechnungen wurden die Phasen Schmelze, y-Fe, a-Fe, Fes(C,B), M23(C,B)s und M2B bei Phase
einer Stoffmenge von N = 1 mol und Umgebungsdruck von p = 1000 mbar berücksichtigt. eutektis
2.2 EXPERIMENTELLE VALIDIERUNG UND GEFÜGECHARAKTERISIERUNG £20 =
Es wurden drei Laborschmelzen mit konstantem C-Gehalt von 0,6 Ma.-% und steigenden Sehatte
B-Gehalten 0,2 Ma.-% B, 0,6 Ma.-% B und 1,8 Ma.-% B, sowie eine B-freie Legierung mit der Le
2 Ma.-% C durch Gießen in einem Vakuuminduktionsofen hergestellt. Die chemische 1 000°C
Zusammensetzung wurde mittels Funkenspektrometrie ermittelt und ist in Tabelle 1
aufgelistet. Die Laborschmelzen wurden in den Zuständen „gegossen“ und „ausgelagert“ eon a
metallkundlich analysiert. Der Zustand „ausgelagert“ wurde durch Glühen der Proben in e3(C,B
einem Schutzgasofen für 288 h bei 1000°C eingestellt, sodass ein Vergleich des
gleichgewichtsnahen Gefüges mit den thermodynamischen Berechnungen erfolgen
konnte. Gefügequerschliffe der Proben wurden metallographisch präpariert, mit 3%
alkoholischer Salpetersäure kontrastiert und rasterelektronenmikroskopisch im SE-
Kontrast bei einer Beschleunigungsspannung von Ug=20 keV (Arbeitsabstand 8 mm)
untersucht. Die Phasenanalyse erfolgte einerseits mittels Beugungsmethode unter
Verwendung von Synchrotronstrahlung (A=0,46 nm) an der Elektronenspeicherring Anlage
(DELTA) der TU Dortmund. Die Diffraktogramme wurden mit der Software Diffrac.EVA
aufbereitet und die Phasen sind mit der JCPDS-PDF2-Datenbank ermittelt worden.
Andererseits wurde auf die Electron-Backscatter-Diffraction-Technik (EBSD)
zurückgegriffen, um eine lokale Phasenanalyse am Gefligequerschliff im
Rasterelektronenmikroskop durchzuführen. Die Untersuchung erfolgte durch Kippen der
Probe um 70° zum Polschuh bei einer Beschleunigungsspannung von Ug=21 keV und
einem Arbeitsabstand von 16 mm. Mit der Kenntnis der Phasenverteilung im
Gefügequerschliff konnte eine quantitative Phasenanalyse der Proben im ausgelagerten
Zustand durch Bildbinarisierung mit Hilfe der Software a4i-Analysis erfolgen. Ergänzend Bild 1: C
zu der Phasenanalyse wurde die chemische Zusammensetzung der im Gefüge b) B
vorliegenden Phasen mittels wellenlangendispersiver Rontgenspektroskopie (WDX) an
einer Mikrosonde vom Typ CAMECA SX-50 mit B,C als Standard charakterisiert. Die
