Bestimmung Kleiner Kohlenstoff- und Stickstoffgehalte in α-Eisen Durch Messung der Magnetischen Nachwirkung

Abstract

The magnetic orientation aftereffect due to interstitial carbon in bcc iron was investigated by measuring the initial permeability. By the elimination of all known disturbing effects the numerical relation between the magnetic aftereffect and the concentration of interstitials was measured for carbon and calculated for nitrogen. The accomplished calibration of this very sensitive method allows a quantitative determination of interstitial carbon and nitrogen contents in α-iron down to 0·1 wt-ppm.

Zusammenfassung

Durch Messung des Realteils der Anfangspermeabilität in Abhängigkeit von der Zeit nach vorhergehender Entmagnetisierung der Proben wurde die magnetische Orientierungsnachwirkung von Kohlenstoff in α-Eisen gemessen. Es wurde die Beziehung

$$\left[ {\frac{{\Delta \mu _c }}{{\mu (\infty )}}} \right]_{d = 0} = 1,2.10^{ - 2} c_{[c]} $$

aufgestellt (c _[c] =Kohlenstoffkonzentration in at-ppm.)

Die Faktoren, welche die Größe der magnetischen Nachwirkung beeinflussen, wurden untersucht und weitgehend eliminiert. Die magnetische Nachwirkung wird durch den vom Probendurchmesser abhängigen Skineffekt und durch den Entzug eines Teiles des gelösten Kohlenstoffs, der bei ungenügender Abschreckgeschwindigkeit Ausscheidungen bildet, besonders stark beeinflußt. Beide Effekte wurden durch Aufnahme einer Meßreihe an Proben mit gleicher Konzentration, aber unterschiedlichem Durchmesser und daraus abgeleiteter Extrapolation der Meßwerte auf den Durchmesser Null ausgeschlossen.

Durch Umrechnung aus der experimentellen Beziehung für Kohlenstoff erhält man für Stickstoff in α-Eisen:

$$\left[ {\frac{{\Delta \mu _N }}{{\mu (\infty )}}} \right]_{d = 0} = 5,5.10^{ - 3} c_{[N]} $$

(c _[N] =Stickstoffkonzentration in at-ppm) Bei einer Empfindlichkeit der Meßanordnung vonΔμ/μ≦5.10⁻⁴ beträgt die Nachweisgrenze 0,02 m-ppm Kohlenstoff. Die Methode gestattet quantitative Bestimmungen der interstitiell gelösten Kohlenstoff- und Stickstoffgehalte in α-Eisen bis herab zu Gehalten von ca. 0,1 m-ppm auszuführen. Sie ist daher besonders für kleinste Konzentrationen, bei denen die meisten anderen Bestimmungsmethoden versagen, geeignet.