Thermodynamic analysis of the segregation of multicomponent steels Thermodynamic analysis of the segregation of multicomponent steels

Department of Metallurgy and Materials Engineering, Katholieke Universiteit Leuven, de Croylaan 2, 3001 Heverlee, Belgium.

Abstract

Based on the Sundman and Agren version [15] of the Hillert-Staffansson thermodynamic formalism [12] and on the regular solution hypothesis of Guttman and McLean [13], new formulas dealing with the segregation of impurities and metallic additives in multicomponent steels were deduced.

The mechanism of segregation is discussed, suggesting that the segregation of impurities is a process mainly controlled by the intrinsic segregation free energy, while the metallic additives segregation is controlled by the interaction energy between the metallic elements and between the metallic segregant and the impurities. A variety of segregation phenomena might arise due to complex interactions of species in the grain boundaries.

Résumé

De nouvelles formules décrivant la ségrégation des impuretés et des additions métalliques dans les aciers multicomposants ont été déduites de la considération du formalisme de Hillert-Staffansson (20) selon Sundman et Agren (22) et des hypothèses de solution régulière de Guttman et McLean (19).

Le mécanisme de ségrégation est discuté, en suggérant que la ségrégation des impuretés est contrôlée essentiellement par l'énergie libre intrinsèque de ségrégation tandis que celle des additions métalliques est contrôlée par l'énergie d'interaction entre les éléments métalliques, les ségrégations métalliques et les impuretés. Des phénomènes de ségrégations variés peuvent se produire à la suite d'interactions complexes entre espèces aux joints de grains.