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Materialien/Werkstoffe Poster: Do., 13:00–15:30 D-P374
Neutronenkleinwinkelstreuung an ausscheidungsgehärteten Stählen
Michael Bischof 1 , Peter Staron 2 , Stefan Erlach 3 , Harald Leitner 1 , Elisabeth
Eidenberger 1 , Helmut Clemens 1
1 Montanuniversität Leoben, Franz Josef-Straße 18, A-8700 Leoben – 2 GKSS Forschungszentrum,
Max-Planck-Straße 1, D-21502 Geesthacht – 3 Materials Center Leoben
Forschung GmbH, Franz Josef-Straße 13, A-8700 Leoben
Die Neutronenkleinwinkelstreuung (SANS) hat sich als wertvolles Instrument zur Analyse
von Inhomogenitäten in technischen Werkstoffen etabliert. Derartige Inhomogenitäten
stellen beispielsweise auch die Ausscheidungen in Werkzeugstählen dar. Deren
Eigenschaften werden von nanometergroßen Sekundärhärtekarbiden bzw. intermetallischen
Ausscheidungen entscheidend geprägt. Eine umfassende Charakterisierung dieser
Ausscheidungen ist deshalb von großer Bedeutung und eine kombinierte Anwendung
von SANS, Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) und Atomsondentomograpie
(APT) hat sich diesbezüglich als sehr hilfreich erwiesen [1]. SANS hat dabei den entscheidenden
Vorteil, dass sowohl die Größenverteilung als auch die Volumenfraktion
der Ausscheidungen mit hoher Genauigkeit erfasst werden können.
Während des Streuexperimentes wird die Stahlprobe von einem starken Magnetfeld
durchflossen. Näherungsweise liegt somit ein System einer ferromagnetisch gesättigten
Matrix, in welcher nichtmagnetische Ausscheidungen eingebettet sind, vor. Streuphysikalisch
wird dieses System deshalb üblicherweise als einfaches 2-Phasen Modell behandelt.
Es hat sich jedoch herausgestellt, dass für eine korrekte Interpretation der SANS
- Messungen unter Umständen zusätzliche Streubeiträge unterschiedlichen Ursprungs
berücksichtigt werden müssen. Diese stammen zum einen von magnetischen Inhomogenitäten
innerhalb der martensitischen Matrix, hervorgerufen durch deren magnetische
Anisotropie. Zum anderen werden sie durch innere Streufelder, welche sich um die
nichtmagnetischen Ausscheidungen bilden, verursacht [2]. Darüber hinaus hat auch der
paramagnetische Restaustenit, der vor allem in abgeschreckten und kurz ausgelagerten
Stählen vorliegt, großen Einfluß auf eine korrekte Auswertung der Teilchenverteilung.
Die gezielte Kombination der oben genannten Methoden sowie die Notwendigkeit zur
Korrektur der SANS - Daten wird anhand eines konkreten Beispieles dargestellt und
die Vorteile, aber auch die Grenzen dieser Methode für die Analyse von Stählen werden
aufgezeigt. Im speziellen wird auch auf die Abhängigkeit notwendiger Korrekturen von
der vorangegangenen Wärmebehandlung des Werkstoffes sowie auf einen Zusammenhang
mit dessen magnetischen Eigenschaften eingegangen.
[1] M. Bischof et al., Z. Metallkd. 96 (2005) 9, 1074-1080.
[2] C. Vecchini et al., Appl. Phys. Lett. 87 (2005), 202509.