Early Stages of Precipitate Formation in a Dual Hardening Steel ∗

Abstract: For plastic mold steels, secondary hardening as well as hardenable, corrosion-resistant steels are used. Secondary hardening can be achieved through alloying with Ni, Ti, Al and Cu. The precipitation sequence of combined Cu and intermetallic NiAl particles depends on the precise ratio of the alloying contents. In this study, a dual hardening iron-based alloy with a high ratio of Ni/Cu and Al/Cu and low Carbon content is investigated. These dual hardening steels represent alloys that utilize both carbidic and intermetallic secondary hardening precipitates to achieve secondary hardening. The investigations focus on the initial precipitation of intermetallic particles in order to analyze the sequence of precipitate formation for a specific ratio of alloying elements. DSC measurements were used to identify characteristic precipitation temperatures between 360 °C and 600 °C and the corresponding heat treatment conditions were reproduced using a quenching dilatometer. The initial stages of precipitate formation were examined using high-resolution atom probe tomography. C-enrichments in the form of retained austenite films were evident in the examined material. Heterogeneous nucleation of Cu-NiAl precipitates on these retained austenite films was attributed to exothermal reactions at 460 °C.
Für Kunststoffformenstähle werden neben härtbaren, korrosionsbeständigen auch ausscheidungshärtbare Stähle eingesetzt. Zur Ausscheidungshärtung werden unter anderem Legierungselemente wie Ni, Ti, Al und Cu eingesetzt. In Kombination hängt die Ausscheidungssequenz von Cu-Partikeln und intermetallischen NiAl-Teilchen von deren genauem Legierungsverhältnis ab. In dieser Arbeit wurde eine dualhärtende Eisenbasislegierung mit einem hohen Verhältnis von Ni/Cu und Al/Cu und geringen Legierungsgehalten an Kohlenstoff untersucht. Bei diesen dualhärtenden Stählen handelt es sich um Legierungen, die karbidische und intermetallische Sekundärhärteausscheidungen zur Festigkeitssteigerung nutzen. Der Fokus der Untersuchungen wurde dabei auf die zuerst ausgeschiedenen intermetallischen Teilchen gelegt, um bei gegebenem Verhältnis der Legierungselemente die Sequenz der Ausscheidungsbildung zu analysieren. Die charakteristischen Ausscheidungstemperaturen wurden mithilfe von DSC-Messungen zwischen 360 °C und 600 °C identifiziert und die jeweiligen Wärmebehandlungszustände in einem Abschreckdilatometer reproduziert. Anschließend wurden die ersten Stadien der Ausscheidungsbildung mit hochauflösender Atomsondentomographie untersucht. In dem untersuchten Material konnten C-Anreicherungen in Form von Restaustenitfilmen nachgewiesen werden. Eine exotherme Reaktion bei 460 °C konnte der heterogenen Keimbildung von Cu-NiAl-Ausscheidungen an diesen Restaustenitfilmen zugeordnet werden.

Object Details

• Alternative title: Frühe Stadien der Ausscheidungsbildung eines dualhärtenden Stahls
• Location: Deutsche Nationalbibliothek Frankfurt am Main
• Extent: Online-Ressource
• Language: Englisch

References and Relationships

• Bibliographic citation: Early Stages of Precipitate Formation in a Dual Hardening Steel ∗ ; volume:74 ; number:5 ; year:2019 ; pages:293-301 ; extent:9 ; HTM - journal of heat treatment and materials ; 74, Heft 5 (2019), 293-301 (gesamt 9)

Contributors, Places and Time

• Creator: Hofinger, M. ; Ognianov, M. ; Turk, C. ; Leitner, H. ; Schnitzer, R.

Further information

• DOI: 10.3139/105.110390
• URN: urn:nbn:de:101:1-2501260425457.559718267852
• Rights: Open Access; Der Zugriff auf das Objekt ist unbeschränkt möglich.
• Last update: 15.08.2025, 7:33 AM CEST