V. G. Efremenko, K. M. Wu, K. Shimizu, I. Petryshynets, B. V. Efremenko, H. Halfa, Yu. G. Chabak, A. A. Malyshevskyi, V. I. Zurnadzy

Charakterisierung der Mikrostruktur und Elementzusammensetzung von Gusseisen mit 15 Gew.-% Cr und 2 Gew.-% Mo mit Bor-Zusatz

Characterization of Microstructure and Phase Elemental Composition of 15 wt.% Cr – 2 wt.% Mo Cast Iron with Boron Addition

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Ziel des vorliegenden Artikels ist die Untersuchung von mikrostrukturellen Merkmalen und der chemischen Zusammensetzung der Phasen in Gusseisen mit 3,6 Gew.-% C, 15 Gew.-% Cr und 2 Gew.-% Mo mit einem Zusatz von 0,50 Gew.-% Bor. Zur Untersuchung wurden Licht- und Rasterelektronenmikroskopie, energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX), Röntgenbeugung (XRD), Härtemessung sowie thermodynamische Modellierung angewandt. Es konnte festgestellt werden, dass Gusseisen unter dem Einfluss von Bor ein übereutektisches Gefüge ausbildet, das aus Primärcarbiden des Typs M7C3 (5,3 Vol.-%) und eutektischen Carbiden auf Basis der M7C3-Carbide (rosettenförmig) sowie Carbiden des Typs M3C (grobe Netzstruktur oder ledeburitische Struktur) besteht. Der Gesamtanteil der Carbide beträgt 51,8 Vol.-%, wobei der Volumenanteil der eutektischen M7C3-Carbide und der eutektischen M3C-Carbide bei 21,0 Vol.-% bzw. 74,7 Vol.-% lag. Die Matrix bestand aus Austenit, Martensit und Perlit, wobei der Volumenanteil des Austenits mit 32 Vol.-% bestimmt wurde. Chrom und Molybdän lagen mit verschiedenen Anteilen in den Phasen vor und wiesen somit eine ungleichmäßige Verteilung auf. Die Primärcarbide enthielten ca. 37 Gew.-% Cr und 1,6 Gew.-% Mo mit der stöchiometrischen Formel (Fe3.88Cr2.76Mo0.22Mn0.12Si0.02)C3. Ein Großteil der Carbidausscheidungen (sowohl primäre als auch eutektische) wies eine Doppelstruktur mit einem Cr-reichen/an Mo verarmten Kern (M7C3-Carbid) und einer an Cr verarmten/Mo-reichen Hülle (M3C-Carbid) auf. Diese Doppelkarbide stehen in enger Verbindung mit eutektischen Zellen aus Austenit + M3C, die als Grenzfläche für die Erstarrung dienen. Es wurden einige kleine Bereiche im Mikrometerbereich mit 67,5 Gew.-% Mo und 4,6 Gew.-% Si beobachtet und als M6C-Carbide angenommen. Das Gusseisen wurde 2 Stunden auf 950 °C gehalten und anschließend in Öl abgeschreckt. Diese Art der Wärmebehandlung führt zur Ausscheidung von feinen sekundären Carbiden mit anschließender Martensitumwandlung, was einen deutlichen Anstieg der Härte von 672 HV (Gusszustand) auf 1038 HV zur Folge hat. Die Erstarrungsabläufe werden im Hinblick auf Gefügebeobachtungen und Modellierung mittels Thermo-Calc diskutiert.

Bibliographie
Characterization of Microstructure and Phase Elemental Composition of 15 wt.% Cr – 2 wt.% Mo Cast Iron with Boron Addition
V. G. Efremenko, K. M. Wu, K. Shimizu, I. Petryshynets, B. V. Efremenko, H. Halfa, Yu. G. Chabak, A. A. Malyshevskyi, and V. I. Zurnadzy
Practical Metallography 2020 57:10, 714-742
© Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG
ISSN 0032-678X