Surface layer microstructure evolution during interdiffusion annealing of chromium electroplated iron substrates

Abstract: Objective of the present study was the understanding of the interdiffusion behaviour of chromium in deposited layers on a pure iron substrate. For this purpose, the layer substrate systems were vacuum‐annealed for 6 h, 12 h and 24 h at temperatures between 970 °C and 1090 °C, respectively. After the interdiffusion treatment, samples were analyzed by means of scanning electron microscopy (SEM) in combination with energy‐dispersive X‐ray spectroscopy line analysis (EDX) and electron backscatter diffraction (EBSD). The results revealed that interdiffusion causes multimodal microstructure evolution. The applied chromium layer remained fine‐grained due to the formation of nano‐sized chromium oxides on grain boundaries during vacuum annealing. At the interface to the substrate some of those fine grains grew into the interdiffusion zone and caused stress relief during interdiffusion. Details of the microstructural changes, like a concentration step formation on account of a Cr concentration‐dependent shift of the fcc to bcc phase boundary and the formation of a pore network in the interface area, were discussed using the results of the microstructure analysis as well as phase diagrams and thus contributing to the development of interdiffusion coated plain carbon steels.
Ziel der vorliegenden Studie war das Verständnis des Interdiffusionsverhaltens von Chromschichten, die auf reinen Eisensubstraten galvanisiert wurden. Zu diesem Zweck wurden die Schichtsubstratsysteme 6 h, 12 h und 24 h bei Temperaturen zwischen 970 °C und 1090 °C vakuumgeglüht. Nach der Interdiffusionsbehandlung wurden die Proben mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM) in Kombination mit energiedispersiver Röntgenspektroskopie‐Linienanalyse (EDX) und Elektronenrückstreuungsbeugung (EBSD) analysiert. Die Ergebnisse zeigten, dass Interdiffusion eine multimodale Mikrostrukturentwicklung verursacht. Die aufgebrachte Chromschicht blieb aufgrund der Bildung von Chromoxiden in Nanogröße an den Korngrenzen während des Vakuumglühens feinkörnig. An der Grenzfläche zum Substrat wachsen einige dieser Körner in die Interdiffusionszone hinein und bewirken einen Spannungsabbau während der Interdiffusion. Details der mikrostrukturellen Änderungen, wie eine Konzentrationsstufenbildung, die auf einer von der Cr‐Konzentration abhängigen Verschiebung der Phasengrenze von kfz zu krz und der Bildung eines Porennetzwerks im Grenzflächenbereich beruht, wurden unter Verwendung der Ergebnisse der Mikrostrukturanalyse und Phasendiagrammen diskutiert und trugen zur Entwicklung von interdiffusionsbeschichteten Kohlenstoffstählen bei.

Object Details

• Alternative title: Oberflächennahe Gefügeentwicklung während der Interdiffusionsglühung von Chrom‐galvanisiertem Eisen
• Location: Deutsche Nationalbibliothek Frankfurt am Main
• Extent: Online-Ressource
• Language: Englisch

References and Relationships

• Bibliographic citation: Surface layer microstructure evolution during interdiffusion annealing of chromium electroplated iron substrates ; volume:53 ; number:2 ; year:2022 ; pages:190-200 ; extent:11 ; Materials science and engineering technology ; 53, Heft 2 (2022), 190-200 (gesamt 11)

Contributors, Places and Time

• Creator: Jahns, K. ; Schroth, M. ; Wübbelmann, J. ; Krupp, U.

Further information

• DOI: 10.1002/mawe.202100061
• URN: urn:nbn:de:101:1-2022021714153861547841
• Rights: Open Access; Der Zugriff auf das Objekt ist unbeschränkt möglich.
• Last update: 15.08.2025, 7:25 AM CEST