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Atom Probe Tomography of the Oxide Layer of an Austenitic Stainless CrMnN-Steel

  • S. Monschein

    Stefan Monschein was born 1992 in Bruck an der Mur (Austria) and studied materials science at the Montanuniversität Leoben (Austria). He is now working on his PhD thesis about the improvement of the properties of high performance wire products.

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    , R. Schnitzer , R. Fluch , C. Turk and C. Hofer

    Christina Hofer studied Materials Science at the Montanuniversität Leoben and received her PhD in the field of Advanced High Strength Steels in 2016. She currently heads the group “Advanced Micro- and Nanostructure Characterization” at the Department of Materials Science at Montanuniversität Leoben.

Published/Copyright: May 14, 2021
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Abstract

This work aimed at developing a methodology for examining the naturally grown passive layer of a thickness of just a few nanometers of an austenitic CrMnN steel by means of atom probe tomography and gaining knowledge on the structure of this alloy’s passive layer. The sample surface was ground, polished, cleaned, degreased, electrolytically polished, and oxidized in air to produce a reproducible passive layer. The oxide layer was subsequently coated with a silver layer of a thickness of 3 μm. The silver layer protects the oxide layer during the preparation of the atom probe tips in the focused ion beam microscope and the alignment of the tip in the atom probe. The samples were measured in the atom probe’s pulsed-voltage mode. The findings show that an enrichment of oxygen, molybdenum, nitrogen, and chromium and a depletion of manganese, nickel, and iron occur in the area of the passive layer.

Kurzfassung

Ziel dieser Arbeit war es einerseits eine Methodik zu entwickeln, um die wenige Nanometer dünne, natürlich gewachsene Passivschicht eines austenitischen CrMnN-Stahls mittels Atomsondentomographie zu untersuchen, und andererseits einen Erkenntnisgewinn über den Aufbau der Passivschicht dieser Legierung zu erlangen. Um eine reproduzierbare Passivschicht zu erzeugen, wurde die Probenoberfläche geschliffen, poliert, gereinigt, entfettet, elektrolytisch poliert und an Luft oxidiert. Anschließend wurde eine 3 μm dicke Silberschicht auf die Oxidschicht aufgebracht, welche diese bei der Herstellung der Atomsondenspitzen im Focused-Ion-Beam Mikroskop und beim Ausrichten der Spitze in der Atomsonde schützt. Die Proben wurden im spannungsgepulsten Modus der Atomsonde gemessen und die Ergebnisse zeigen, dass es zu einer Anreicherung von Sauerstoff, Molybdän, Stickstoff und Chrom und einer Verarmung von Mangan, Nickel und Eisen im Bereich der Passivschicht kommt.

About the authors

S. Monschein

Stefan Monschein was born 1992 in Bruck an der Mur (Austria) and studied materials science at the Montanuniversität Leoben (Austria). He is now working on his PhD thesis about the improvement of the properties of high performance wire products.

C. Hofer

Christina Hofer studied Materials Science at the Montanuniversität Leoben and received her PhD in the field of Advanced High Strength Steels in 2016. She currently heads the group “Advanced Micro- and Nanostructure Characterization” at the Department of Materials Science at Montanuniversität Leoben.

Acknowledgement

Our special thanks for the financial support under the program „Produktion der Zukunft“ (Production of the future) and the „BMVIT Stiftungsprofessur für Industrie“ (BMVIT Endowed professorship for Industry) (846933) go to the Austrian Federal Ministry for Transport, Innovation and Technology (BMVIT).

Danksagung

Für die finanzielle Unterstützung im Rahmen des Programms „Produktion der Zukunft“ und der „BMVIT Stiftungsprofessur für Industrie“ (846933) gilt unser besonderer Dank dem österreichischen Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie (BMVIT).

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Received: 2021-01-30
Accepted: 2021-03-11
Published Online: 2021-05-14
Published in Print: 2021-05-31

© 2021 Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston, Germany

Downloaded on 23.9.2025 from https://www.degruyterbrill.com/document/doi/10.1515/pm-2021-0019/html
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