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R. Radis, E. Kozeschnik:
"Numerische Simulation der AlN Ausscheidung in Stahl";
Talk: 57. Metallkunde Kolloquium, Lech am Arlberg; 2011-04-11 - 2011-04-13.

Nummerische Simulation der AlN Ausscheidung in Stahl
R Radis1,2 und E Kozeschnik1
1Christian Doppler Laboratory `Early Stages of Precipitation´, Institute of Materials Science and Technology, Vienna University of Technology,
Favoritenstraße 9-11,A-1040 Vienna, Austria
2Institute for Materials Science and Welding, Graz University of Technology, Kopernikusgasse 24, A-8010 Graz, Austria

Al wird häufig zur Desoxidation bei der Herstellung von Stahl verwendet und liegt somit auch vielfach als Legierungselement in Lösung oder mit N gebunden zu AlN vor. Einerseits behindern diese AlN Ausscheidungen das Kornwachstum bei Wärmebehandlungen im Hochtemperaturbereich und wirken sich somit positiv auf die mechanischen Eigenschaften der Stähle aus. Andererseits können diese Teilchen bei ungünstigen Verteilungen zur Versprödung dieser Werkstoffe führen.
Das Ziel dieser Arbeit ist es, die Keimstellen sowie die kinetische Entwicklung der Teilchenverteilungen dieser AlN Ausscheidungen vorherzusagen. Dazu wurden sämtliche physikalische Daten dieser Phase sowie eine Vielzahl von experimentellen Kinetikdaten aus der Literatur studiert. Unter Verwendung der Thermokinetik Software MatCalc wurden zahlreiche numerische Kinetiksimulationen zur AlN Ausscheidung durchgeführt und mit den unabhängig ermittelten experimentellen Daten aus der Literatur validiert. Dabei werden verschiedenen Familien von AlN Ausscheidungen berücksichtigt, welche sich bezüglich der Keimstellen (Korngrenzen, Versetzungen, Matrix) und der Höhe der volumetrischen Fehlpassung zwischen Ausscheidung und Matrix unterscheiden.
Mit diesem Simulationsansatz wurde die AlN Ausscheidung in einem mikrolegierten und einem hoch Mn-haltigen austenitischen Stahl erfolgreich vorhergesagt und mit eigenen Experimenten bestätigt. Die Arbeit demonstriert eine konsistente Beschreibung der AlN Ausscheidung in Stahl, abhängig von der chemischen Zusammensetzung, der Korngröße und der Wärmebehandlungsparameter, Temperatur und Zeit.