Carbides in martensitic mediumcarbon low alloyed tool steels studiedwith small angle scatteringtechniques, electron microscopy andatom probe tomography

Abstract

Verktygsstål används idag inom en mängd olika områden för att förädlaplaster, metaller och stål, och är således viktiga inom tillverkningsindustrin.Utmärkande egenskaper för verktygsstål är kombinationen av styrka,seghet, nötningsbeständighet och värmebeständighet vid applikationen. Föratt nå dessa egenskaper legeras materialen så att partiklar av sekundära faserskiljs ut under tillverkningen, framför allt under anlöpning av martensitiskastål. Vid anlöpning genomgår materialet en isotermvärmebehandling vid500–600°C under ca 1–4 timmar. Detta är oftast tillräckligt för att nå denoptimala kombinationen av små partiklar (1–10 nm) med hög nummertäthetsom effektivt härdar materialet. Det optimala härdningsbidraget varierardock beroende på legeringssammansättning och anlöpningsparametrar. Detär således viktigt att förstå hur, var och när partiklarna kärnbildas, och hurpartikelutskiljningen påverkas av legeringstillsatser ochanlöpningstemperatur och tid. Detta är viktig information som kan användasför en mer effektiv legeringsutveckling.Målet med detta projekt har varit att studera partikelutskiljning i tvåkommersiella låglegerade verktygsstål med hjälp av lågvinkelspridning avneutroner (SANS) och röntgenstrålar (SAXS). För att underlättautvärderingen av spridningsdata har prover även utvärderats itransmissionselektronmikroskop och med atomsondstomografi. Olikavarianter av lågvinkelspridning har använts, både ex-situ och in-situ, för attutvärdera möjligheten studera utskiljning i kommersiella verkstygstål.Till en början utvärderades prover med lågvinkelspridning av neutroner(SANS), med vilka det var möjligt att i stora drag studerautskiljningsförloppet beroende på anlöpningstemperatur och tid. Dock fannsdet osäkerheter kring resultaten kopplat till överlappandestorleksfördelningar av olika karbidtyper. För att bättre kunna separeraspridningssignalen från olika karbidvarianter genomfördes mätningar med”anomal lågvinkel röntgenspridning” (ASAXS). Med vilket det var möjligtatt isolera signalen från molybdenrika karbider från övriga typer av karbider.Med lågvinkelspridning av polariserade neutroner (SANSPOL) var detmöjligt att följa anrikningen av legeringselement i cementit karbider, varsutseende kan beskrivas som en järnrik kärna med ett kromanrikat skal, vilkettros påverka både stabiliteten av cementit och utskiljningsförloppet avvlegeringskarbider. Det var även möjligt att med SANSPOL, underuppvärmning, följa den initiala utskiljningen av partiklar. Resultatenjämfördes med jämvikts- och utskiljningsberäkningar med Thermo-Calcoch TC-PRISMA. Mekaniska egenskaper korrelerades med hjälp avhårdhetsmätningar.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-324600