Einfluss von Zusammensetzungsunterschieden

 

Kohlenstoffstahl besteht hauptsächlich aus Eisen und Kohlenstoff, verschiedene Arten von Kohlenstoffstahl weisen jedoch unterschiedliche Legierungselementgehalte und Verunreinigungszusammensetzungen auf. Theoretisch besteht das Grundprinzip des Ionenstrahlpolierens darin, Oberflächenatome durch Ionenstrahlbeschuss zu entfernen, was auf Kohlenstoffstahl mit Eisen als Hauptbestandteil anwendbar ist. Bei einigen Kohlenstoffstählen, die spezielle Legierungselemente (wie Mangan, Silizium usw.) enthalten, kann sich jedoch die Bindungsenergie der Oberflächenatome aufgrund der Anwesenheit von Legierungselementen ändern. Beispielsweise gehen die Siliziumatome auf der Oberfläche von Stahl mit hohem Siliziumkohlenstoffgehalt spezifische chemische Bindungen mit Eisenatomen ein, was sich auf die Sputtereffizienz auswirken kann, wenn der Ionenstrahl mit den Oberflächenatomen kollidiert.

 

Bei legiertem Stahl (der ebenfalls zur Kategorie Kohlenstoffstahl gehört), der leicht oxidierbare Elemente (wie Chrom, Molybdän usw.) enthält, können diese Elemente während des Ionenstrahlpolierprozesses Oxidationsreaktionen eingehen, wenn die Vakuumumgebung nicht ideal ist . Die Bildung einer Oxidschicht verändert die Struktur und Eigenschaften der Oberflächenatome und beeinflusst somit die Wirkung des Ionenstrahlpolierens. Da die Sputterraten des Ionenstrahls auf der Oxidschicht und der Metallmatrix unterschiedlich sein können, kann es zu einer ungleichmäßigen Verringerung der Oberflächenrauheit kommen.

 

 

 

 

 

 

 

Mechanische Eigenschaften von Schiffbaustahl der Güteklasse A

Grad	Rm (MPa)	Re(MPa) min	A% min	Akv/J min
Schiffbaustahl der Güteklasse A	400-520	235	22	ET-Abschluss	Dicke (mm)

 

 

 

Einfluss mikrostruktureller Unterschiede

 

Die Mikrostruktur von Kohlenstoffstahl umfasst Faktoren wie Korngröße und Korngrenzenverteilung. Unterschiedliche Verarbeitungstechniken und Zusammensetzungen führen zu unterschiedlichen Mikrostrukturen von Kohlenstoffstahl. Beispielsweise sind die Kornform und -größe von warmgewalztem Kohlenstoffstahl und kaltgewalztem Kohlenstoffstahl unterschiedlich. Beim Ionenstrahlpolieren beeinflusst die Mikrostruktur den Sputterprozess der Oberflächenatome.

 

Da bei Kohlenstoffstahl mit feinen Körnern die Korngrenzenfläche relativ groß ist, können die Atome an der Korngrenze leichter zerstäubt werden, wenn der Ionenstrahl auf die Oberfläche trifft, da die Atome an der Korngrenze relativ zueinander angeordnet sind ungeordneter Art und Weise und haben einen höheren Energiezustand. Dadurch kann es beim Poliervorgang zu Veränderungen der Oberflächenmikrostruktur kommen. Beispielsweise wird die Korngrenze bevorzugt entfernt, wodurch sich die Art und Weise der Reduzierung der Oberflächenrauheit von der bei Kohlenstoffstahl mit groben Körnern unterscheidet. Darüber hinaus kann es bei Mikrodefekten (z. B. Poren, Einschlüssen usw.) im Inneren des Kohlenstoffstahls während des Ionenstrahlpoliervorgangs zu ungleichmäßigem Sputtern in diesen Bereichen kommen, was die endgültige Oberflächenqualität beeinträchtigt.

 

 

 

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