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Dilatation measurements of plain carbon steels and their thermodynamic analysis

机译：普通碳素钢的膨胀测量及其热力学分析

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An kohlenstoffarmen Stählen, denen wäh- rend der Aufheizphase geringe Massengehalte an Mn (bis zu 1,50%), Si (bis zu 0,347%), Mb (bis zu 0,053%) und V (bis zu 0,082%) zugegeben wurden, wurden Dilatometermessungen bei einer Aufheizgeschwindigkeit von 3℃/min durchgeführt. Die Versuchsergebnisse wurden mit Berechnungen verglichen, die auf thermodynamischen Modellen basierten. Eine Analyse der Unterschiede zwischen Modell und Experimenten zeigte, daß die thermische Ausdehnung von Perlit und Austenit im Stahl nahezu linear von der Temperatur abhängt. Die vorliegenden Berechnungen eignen sich gut zur Beschreibung dieser Zusammenhänge. Während der Umwandlung von Perlit zu Austenit kann es zur Volumenkontraktion im Stahl kommen. Die Ursache dafür liegt in der Lösung des Zementit innerhalb eines schmalen Temperaturbereiches. Die Dilatation des Stahls während der Umwandlung von Ferrit zu Austenit hängt vom Wettbewerb zwischen der thermischen Ausdehnung und dem Umwandlungsprozeß ab und läßt die Längenänderung schließlich bis zu einem Maximum ansteigen und dann wieder bis zu der Temperatur, bei der die Umwandlung beendet ist, abfallen. Einige Stahlsorten weisen während des Aufheizens immer noch einen gewissen Anteil an Ferrit in den Proben auf, selbst bei Temperaturen, die deutlich oberhalb der Temperatur für minimale Dilatation liegen. Das wirkt sich auf die A3-Temperatur aus und führt zu einer Abweichung der Ausdehnung im Stahl vom tatsächlichen Ausdehnungsverhalten von Austenit.%Dilatation of the low-carbon steels with small additions of mass contents of Mn (up to 1.50%), Si (up to 0.347%), Nb (up to 0.053%), and V (up to 0.082%), was measured at a heating rate of 3 ℃/min, and the experimental results were compared with calculations based on thermodynamic models. The differences between experiments and calculations were analysed. It was found that the thermal expansion of pearlite and of austenite in the steels exhibits almost linear temperature dependencies, and these dependencies are described very well by the present calculations. During the transformation of pearlite to austenite, contraction of the steels may occur due to the dissolution of cementite within a narrow temperature range. The dilatation of the steels during the transformation of ferrite to austenite depends on the competition between the thermal expansion and the transformation process, and it finally leads to an increase in the length change to a maximum followed by a decrease down to the temperature at which the transformation is completed. For some steels, however, a certain amount of ferrite may remain in the samples during heating even at temperatures well above that of the minimum dilatation. This will affect the determination of the A3 temperature, and makes the expansion of the steels deviate from the true expansion behaviour of austenite.
机译：在低碳钢中，在加热阶段向其中添加了少量的M​​n（至多1.50％），Si（至多0.347％），Mb（至多0.053％）和V（至多0.082％）。膨胀计的测量以3℃/ min的加热速率进行。将测试结果与基于热力学模型的计算结果进行了比较。对模型和实验之间的差异进行分析后发现，珠光体和奥氏体在钢中的热膨胀几乎与温度呈线性关系。本计算非常适合描述这些关系。在从珠光体到奥氏体的转变过程中，钢中可能发生体积收缩。其原因在于在狭窄的温度范围内渗碳体的固溶。在铁素体转变为奥氏体的过程中，钢的膨胀取决于热膨胀和转变过程之间的竞争，最终使长度变化增加到最大，然后再次下降到完成转变的温度。即使在远高于最低膨胀温度的温度下，某些类型的钢在加热过程中的样品中仍会带有一些铁素体。这会影响A3温度，并导致钢的膨胀与奥氏体的实际膨胀行为发生偏差。％低含量钢的膨胀，少量添加Mn（最高1.50％），Si（最高以3℃/ min的升温速率测量Nb（最高0.347％），Nb（最高0.053％）和V（最高0.082％），并将实验结果与基于热力学模型的计算结果进行比较。分析了实验与计算之间的差异。已经发现，珠光体和奥氏体在钢中的热膨胀表现出几乎线性的温度依赖性，并且通过当前的计算很好地描述了这些依赖性。在珠光体转变为奥氏体的过程中，由于渗碳体在狭窄的温度范围内的溶解，钢可能发生收缩。在铁素体转变为奥氏体的过程中，钢的膨胀取决于热膨胀和相变过程之间的竞争，最终导致长度变化增加到最大，然后降低到钢的温度。转换完成。但是，对于某些钢，即使在远高于最小膨胀温度的温度下，加热期间样品中也会残留一定量的铁素体。这将影响A3温度的确定，并使钢的膨胀偏离奥氏体的真实膨胀行为。

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