Thermodynamic analysis of the δ ferrite in the systems Fe-Cr-N and Fe-Cr-Mn-N

摘要

Die Löslichkeit von Stickstoff in ferritischen Eisen-Chrom-Legierungen mit Massengehalten von 6,08 - 23,94 % Chrom wurde im Temperaturbereich 1523 - 1773 K gemessen. Unter Berücksichtigung publizierter Daten für die Stickstofflöslichkeit in Eisen-Chrom-Legierungen wurden verbesserte Parameter zur Beschreibung der Chrom-Stickstoff-Wechselwirkung abgeleitet. Die freie Excess-Enthalpie des Stickstoffs läßt sich durch G_N~E (Cr) = (-773000+91.0211 • T)· y_(Cr) + (983800-208.705· T)· y_(Cr)~2 - 220200· y_(Cr)~3 beschreiben. Berechnungen der Stickstofflöslichkeit unter Verwendung dieser Gleichung und Berechnungen mit den vom Schwedischen Institut für Metallforschung publizierten Parametern unterscheiden sich um so stärker, je höher die Temperatur ist. Eine wiederholte Auswertung von Messungen der Stickstofflöslichkeit in ferritischen Fe-Cr-Mn-Legierungen unter Verwendung der hier beschriebenen Chrom-Stickstoff-Wechselwirkung führt zu der Mangan-Stickstoff-Wechselwirkung G_N~E (Mn)+ G_N~E (Cr, Mn) = (-668200+262.801·T)· y_(Mn) - 596500· y_(Mn)~2 + 617900·(y_(Mn)~3 + 3/2 y_(Mn)~2y_(Cr)+1/2 y_(Mn)y_(Cr)~2) - 326100·y_(Cr)y_(Mn).%The solubility of nitrogen in ferritic iron-chromium alloys with mass contents of between 6.08 to 23.94 % chromium was measured in the temperature range 1523 to 1773 K. Combining the results with published data for the nitrogen solubility in iron-chromium, improved parameters describing the chromium-nitrogen interaction were derived. The Gibbs free excess energy can be described by G_N~E (Cr) = (-773000+91.0211 • T)· y_(Cr) + (983800-208.705· T)· y_(Cr)~2 - 220200· y_(Cr)~3 . Calculations of the nitrogen solubility using this equation and calculations using parameters published by the Swedish Institute of Metals Research differ the more the higher the temperature. A repeated analysis of measurements of the nitrogen solubility in ferritic Fe-Cr-Mn alloys using the Gibbs free excess energy derived in this investigation for the chromium-nitrogen interaction leads to the manganese-nitrogen interaction energy G_N~E (Mn)+ G_N~E (Cr, Mn) = (-668200+262.801·T)· y_(Mn) - 596500· y_(Mn)~2 + 617900·(y_(Mn)~3 + 3/2 y_(Mn)~2y_(Cr)+1/2 y_(Mn)y_(Cr)~2) - 326100·y_(Cr)y_(Mn).