Konrad Bohnenkamp

Über die Reduktion von Mischoxyden

Wustit (Fe1-y O) bildet mit Mangan(II)oxyd (MnO) und Magnesiumoxyd (MgO) luckenlose Mischkristallreihen [38–40]. Die Sauerstoffdrucke dieser Mischoxyde im Gleichgewicht mit der zugehorigen Metallphase sind uber Gasgleichgewichte bestimmt worden [41–43]. Die voneinander verschiedenen Gitterkonstanten des reinen Wustits und Mangan(II)oxyds sowie die stetige Abhangigkeit der Gitterkonstanten des Mischoxyds von seiner Zusammensetzung gestatten eine einfache Analyse der Mischkristalle auf rontgenographischem Wege [38, 39].

Über die Reduktion von Wüstit und Magnetit

Die Existenzgebiete der Eisenoxyde zeigt Abb. 1 [10, 11]. Danach ist der Wustit uber einen verhaltnismasig grosen Konzentrations- und Temperaturbereich stabil. Er schmilzt je nach Zusammensetzung zwischen 1370 und 1425°C. Unterhalb 570°C zerfallt der Wustit in α-Eisen und Magnetit (vgl. [12]). Die stochiometrische Zusammensetzung FeO fallt nicht in den Stabilitatsbereich, sondern der Wustit weist stets einen Fehlbetrag an Eisen auf. Sein Kristallgitter entspricht dem NaCl-Typ [13]. Eisen- und Sauerstoffionen bilden je ein kubisch-flachenzentriertes Teilgitter. Das Eisenteilgitter enthalt entsprechend der Abweichung von der Stochiometrie eine bestimmte Anzahl von Leerstellen. Diese Fehlordnung des Wustits wird durch die Schreibweise Fe1-y O berucksichtigt. y bedeutet darin den Molenbruch der Leerstellen im Kationengitter. Die Elektroneutralitat des Gitters wird durch das Auftreten von zwei dreiwertigen Eisenionen je Leerstelle gewahrt. Dabei kann die dritte positive Ladung zwischen den Eisenionen ausgetauscht und als Defektelektron beschrieben werden. Die Leerstellenkonzentration steigt bei einer Temperatur von 1000° C von ungefahr 5% an der Phasengrenze Eisen/Wustit auf uber 12% an der Phasengrenze Wustit/Magnetit. Auf den Abb. 2 und 3 [1, 14] sind die Zustandsdiagramme der Systeme Eisen-Sauerstoff-Wasserstoff und Eisen-Sauerstoff-Kohlenstoff wiedergegeben. Sie enthalten die nach H.- J. Engell [11] berechneten Kurven gleicher Leerstellenkonzentration.

Elektrochemisches Verhalten und Passivität von Eisen in Salzlösungen

Es wurden Stromdichte-Potential-Kurven in wasrigen Losungen von Kalzium- und Natriumnitrat, Kalziumchlorid, Ammoniumsulfat und Natriumperchlorat aufgenommen. Fur die Messungen wurde ein elektronischer Potentiostat verwendet. Eine gleichbleibende Versuchstemperatur wurde durch einen Thermostat erreicht. Die Durchfuhrung aller Versuche erfolgte unter leichter Umwalzung der Losung, die durch einen gleichmasigen Strom von reinem Stickstoff luftfrei gehalten wurde.

Untersuchungen des Ablaufs der Spannungsrißkorrosion an Weicheisen

Die chemische Zusammensetzung der untersuchten Stahle ist in Tab. 1 angegeben. Um eine moglichst ubersichtliche Spannungsverteilung in den Proben zu erhalten, wurden die Versuche an Zugproben durchgefuhrt, deren Form und Abmessungen aus Abb. 7, linkes Teilbild, ersichtlich sind. Die Proben wurden jeweils bei 930°C 20 min im Vakuum gehalten und auserhalb des Ofens im Vakuum abgekuhlt (Normalisierungsgluhen). Ausgenommen von dieser Warmebehandlung sind lediglich die entkohlten und grobkorngegluhten Weicheisenproben.

Die Kinetik der Spannungsrißkorrosion an Weicheisen

Das Ausmessen der Bilder eines der Filme, die nach dem im vorhergehenden Abschnitt beschriebenen Verfahren aufgenommen wurden, ergibt den in Abb. 21 dargestellten zeitlichen Verlauf des Eindringens eines Risses. Man erkennt, das die Geschwindigkeit des Riswachstums mit der Rislange, also mit abnehmendem Probenquerschnitt und zunehmender Spannung im Restquerschnitt, ansteigt.