Segregation in komplexen antimonhaltigen Legierungen

Abstract

Antimon ist ein typisches Begleitelement in Stählen, so wie auch Phosphor, Schwefel und Arsen. Durch Segregation von Begleitelementen an die Korngrenzen kommt es zur sogenannten Anlassversprödung von Stählen, einem technisch sehr wichtigen Effekt. In dieser Arbeit wurden die Oberflächen­ und die Korngrenzensegregation an komplexen antimonhaltigen Legierungen untersucht. Von besonderem Interesse war dabei der Einfluss der verschiedenen Legierungs­ und Begleitelemente auf die Segregation des Antimons.

Die Oberflächensegregation wurde an Einkristalloberflächen der ferritischen Legierungen Fe­25%Cr­2%Ni­0.15%Sb und Fe­2.5%Si­2%Ni­0.15%Sb untersucht. In beiden Systemen wird Kosegregation von Nickel und Antimon beobachtet, wobei die Anwesenheit von Chrom die Segregation des Nickels verstärkt. An der austenitischen Legierung Fe­44%Ni­0.16%Sb tritt dagegen keine Kosegregation von Nickel und Antimon auf.

Bei der Korngrenzensegregation wurden der Einfluss von Chrom, der Einfluss von Chrom und Nickel und der Einfluss von zusätzlichem Kohlenstoff auf die Antimonsegregation betrachtet. Weder die Anwesenheit von Chrom noch die Anwesenheit von Chrom und Nickel gemeinsam erhöhen die Antimonsegregation, eine Kosegregation findet nicht statt. Bei der Anwesenheit von Kohlenstoff kommt es zur Ausscheidung von Karbiden und zu einer starken Anreicherung von Antimon an den Karbid­Ferrit­Grenzflächen. Zusätzlich zu den Segregationsuntersuchungen wurde der Einfluss von segregiertem Antimon auf die Oxidation von Fe­4%Sb­Einkristallen untersucht. Eine Segregationsschicht von Antimon verhindert die Oxidation der Oberfläche für geringere Sauerstoffdrucke und verlangsamt die Oxidation für höhere Sauerstoffdrucke.