Martensitbildung in Fe-basierten Legierungen während der Erwärmung von Stickstoff- Siedetemperatur* Translated title: Investigation of martensite formation in Fe based alloys during heating from boiling nitrogen temperature

Kurzfassung

Die Austenit-zu-Martensit-Umwandlung unterhalb Raumtemperatur wurde in situ mit Magnetometrie in Fe-N-, Fe-Cr-C- und Fe-Cr-Ni-basierten Legierungen untersucht. Nach dem Abschrecken von der Austenitisiertemperatur auf Raumtemperatur wurden die Legierungen in siedendem Stickstoff abgeschreckt. Anschließend wurde die martensitische Umwandlung während der Erwärmung auf Raumtemperatur verfolgt. Verschiedene konstante Erwärmraten zwischen 0,5 K/min und 10 K/min wurden untersucht. Eine Probe wurde als Referenz schockartig in Wasser aufgeheizt, um zu überprüfen, ob die Martensitbildung bei einer hohen Erwärmrate unterdrückt werden kann. Thermisch aktivierte Bildung von Martensit während dem Erwärmen wurde für alle getesteten Legierungen mit einer von der Erwärmrate abhängigen Umwandlungskinetik überzeugend demonstriert. Außerdem konnte mittels Magnetometrie gezeigt werden, dass die Erwärmrate den Martensitanteil während der Wärmebehandlung beeinflusst. Die Aktivierungsenergie für thermisch aktivierte Martensitbildung wurde mit der Methode nach Kissinger zu 11–18 kJ/mol bestimmt und nimmt mit dem Anteil der Zwischengitterelemente zu.

Abstract

The austenite-to-martensite transformation at temperatures below room temperature was investigated in situ by magnetometry in Fe-N, Fe-Cr-C and Fe-Cr-Ni based alloys. After quenching to room temperature, samples were immersed in boiling nitrogen and martensite formation was followed during subsequent heating to room temperature. Different tests were performed with heating rates ranging from 0.5 K/min to 10 K/min. For comparison a sample was up-quenched in water to verify whether martensite formation can be suppressed at high heating rates. Thermally activated formation of martensite during heating was convincingly demonstrated for all investigated materials by showing heating rate dependent transformation kinetics. Moreover, magnetometry showed that the heating rate influences the fraction of martensite formed during the thermal treatment. The activation energy for thermally activated martensite formation as quantified by a Kissinger-like method lies in the range 11–18 kJ/mol and increases with the total fraction of interstitials in the alloy.