Effect of vanadium on grain boundary segregation of phosphorus in low alloy steels

Abstract

The phosphorus grain boundary segregation at 853 K was investigated in three low alloy steels with different vanadium content. Kinetic dependence of the phosphorus grain boundary concentration was determined experimentally by means of AES and described theoretically, as well. To assess the influence of the individual alloying elements on the phosphorus segregation, the metal composition of carbide phases at 853 K was predicted by means of thermodynamic calculations and confirmed by experimental measurements (TEM + EDX). The vanadium was found to enhance the phosphorus grain boundary segregation by reducing the amount of dissolved and segregated carbon. Thereby, the equilibrium of mutual displacement C (segregated) ↔ P (segregated) was shifted to more phosphorus segregation. The results achieved indicate that vanadium indirectly increases sensitivity of low alloy steels to intergranular embrittlement. In drei niedriglegierten Stählen mit unterschiedlichem Vanadingehalt wurde die Korngrenzensegregation von Phosphor bei 853K untersucht. Ihre kinetische Abhängigkeit wurde sowohl experimentell (mit AES) als auch theoretisch beschrieben. Die metallische Zusammensetzung der Carbidphasen bei 853 K ließ sich mit thermodynamischen Berechnungen voraussagen. Messungen (TEM + EDX) überprüften die Gültigkeit dieser Werte. So konnte man den Einfluß einzelner Legierungselemente auf die Phosphorsegregation bewerten. Es zeigte sich, daß Vanadin die Phosphorsegregation fördert, indem dieses Element die Gehalte an gelöstem und segregiertem Kohlenstoff herabsetzt. Auf diese Weise verschiebt sich das Gleichgewicht zwischem segregiertem Kohlenstoff und segregiertem Phosphor zum segregiertem Phosphor. Die Ergebnisse zeigen, daß Vanadin indirekt die Empfindlichkeit niedriglegierter Stähle gegenüber Korngrenzenversprödung erhöht.