Laser-Carburisierung von Eisen und Edelstahl

Laser-Carburizing of Iron and Stainless Steel

by Michael Kahle
Doctoral thesis
Date of Examination:2006-01-11
Date of issue:2006-01-20
Advisor:Prof. Dr. Peter Schaaf
Referee:Prof. Dr. Herbert C. Freyhardt
Persistent Address: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-2848

 

 

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Description:Dissertation

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Abstract

English

This work reports on excimer laser irradiation of pure iron and austenitic stainless steel in methane atmospheres. The laser-material-interaction plays a basic role enabling a substantial carbon incorporation into the sample. The carburized materials are investigated by means of XRD, RBS, Mössbauer spectroscopy (CEMS/CXMS), MOKE, EXAFS and nanoindentation. Different Fe-C-compounds can be formed by variation of the processing parameters gas pressure, number of laser shots and energy density. It is possible to produce single-phase layers up to a thickness of 1 μm which are constituted of carbides like ε-FexC or the hard θ-Fe3C (cementite). The surface of the stainless steel exhibits amorphous, magnetic properties.
Keywords: laser; methane; iron; θ-carbide; ε-carbide; stainless steel; Mössbauer; amorphous; carbon

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Die Arbeit befasst sich mit der Excimer-Laser-Bestrahlung von Eisen und austenitischem Edelstahl in einer Methanatmosphäre. Die Laser-Material-Wechselwirkung spielt dabei die Schlüsselrolle, die einen erheblichen Kohlenstoffeintrag in die Probe ermöglicht. Die carburisierten Materialien werden mittels XRD, RBS, Mössbauerspektroskopie (CEMS/CXMS), MOKE, EXAFS und Mikrohärtemessungen untersucht. Durch Variation der Prozessparameter Gasdruck, Anzahl der Laserpulse und Energiedichte können unterschiedliche Fe-C-Verbindungen erhalten werden. Damit ist es möglich, einphasige bis zu 1 μm dicke Schichten aus Carbiden wie ε-FexC oder dem harten θ-Fe3C (Zementit) herzustellen. Die Oberfläche des Edelstahls zeigt sogar amorphe, magnetische Eigenschaften.
Schlagwörter: Laser; Methan; Eisen; θ-Carbid; ε-Carbid; Edelstahl; Mössbauer; amorph; Kohlenstoff
 
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