Correlation between the Microstructure and Mechanical Properties of Intercritically Annealed Advanced High-Strength Steels
Oja, Olli (2022)
Oja, Olli
Tampere University
2022
Teknisten tieteiden tohtoriohjelma - Doctoral Programme in Engineering Sciences
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Väitöspäivä
2022-08-12
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-03-2455-1
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-03-2455-1
Tiivistelmä
Uusien lujien ja hyvin muovattavien terästen kehitystä ajaa eteenpäin autoteollisuuden tarve keventää ajoneuvojen massaa ja siten parantaa energiatehokkuutta ilman että kolariturvallisuus samalla heikkenisi. Koska lujuuden kasvattaminen voi johtaa muovattavuuden heikkenemiseen, on tärkeää optimoida teräksen mikrorakenne muovattavuuden kannalta. Tässä tutkimuksessa pyrittiin tähän tavoitteeseen selvittämällä erilaisten lämpökäsittelyjen vaikutuksia pii- ja alumiiniseostettujen sekä niobi- ja vanadiinimikroseostettujen terästen ominaisuuksiin. Materiaaliominaisuudet selvitettiin mikrorakennetutkimuksilla ja mekaanisella aineenkoetuksella keskittyen erityisesti paikalliseen muodonmuutoskykyyn. Muovattavuutta arvioitiin mittaamalla paikallinen venymä vetosauvojen murtopinnoista. Mikrorakenteiden tarkka karakterisointi tehtiin elektronimikroskopian avulla käyttäen EBSD-menetelmää (takaisin sironneiden elektronien diffraktio).
Tutkimuksiin valittiin kymmenen eri koostumusta kirjallisuuden ja teoreettisen tarkastelun perusteella. Tavoitteena oli 980 – 1180 MPa murtolujuusluokan nykyaikaisten monifaasiterästen kehittäminen. Kaksifaasialueella tehdyn hehkutuksen yhdistäminen austemperointiin tai Quenching & Partitioning –käsittelyyn saivat aikaan mikrorakenteita, jotka sisälsivät vaihtelevia määriä jäännösausteniittia ja muita faaseja erilaisina morfologioina. Lämpökäsittelystä ja koostumuksesta riippuen, myös terästen muodonmuutoskyvyn havaittiin vaihtelevan ja vastaavan joko paikallista tai laajaa muovattavuustyyppiä. Tulosten perusteella laadittiin muovattavuuskartta, jossa tulokset osoittivat havainnollisesti lämpökäsittelyn ja mikrorakenteen morfologian vaikutuksen muovattavuuteen. Quenching & Partitioning –käsittely johti paikalliseen muovattavuustyyppiin, kun kaksifaasialueen hehkutus ja austemperointi puolestaan sai aikaa laajan muovattavuuden. Lisäksi pystyttiin osoittamaan matalahiilisten terästen (0.08 – 0.10 % C) sisältävän jäännösausteniittia Quenching & Partitioning – käsittelyn jälkeen.
Tulokset osoittivat, että lämpökäsittelyä ja koostumusta optimoimalla on mahdollista aikaansaada paikallisen ja laajan muovattavuustyypin yhdistelmä. Juuri näillä tasapainotetuilla muovattavuus- ja lujuusominaisuuksilla terästeollisuus pystyy vastaamaan tulevaisuuden ajoneuvoterästen tiukkeneviin ominaisuus- ja muovattavuusvaatimuksiin.
Tutkimuksiin valittiin kymmenen eri koostumusta kirjallisuuden ja teoreettisen tarkastelun perusteella. Tavoitteena oli 980 – 1180 MPa murtolujuusluokan nykyaikaisten monifaasiterästen kehittäminen. Kaksifaasialueella tehdyn hehkutuksen yhdistäminen austemperointiin tai Quenching & Partitioning –käsittelyyn saivat aikaan mikrorakenteita, jotka sisälsivät vaihtelevia määriä jäännösausteniittia ja muita faaseja erilaisina morfologioina. Lämpökäsittelystä ja koostumuksesta riippuen, myös terästen muodonmuutoskyvyn havaittiin vaihtelevan ja vastaavan joko paikallista tai laajaa muovattavuustyyppiä. Tulosten perusteella laadittiin muovattavuuskartta, jossa tulokset osoittivat havainnollisesti lämpökäsittelyn ja mikrorakenteen morfologian vaikutuksen muovattavuuteen. Quenching & Partitioning –käsittely johti paikalliseen muovattavuustyyppiin, kun kaksifaasialueen hehkutus ja austemperointi puolestaan sai aikaa laajan muovattavuuden. Lisäksi pystyttiin osoittamaan matalahiilisten terästen (0.08 – 0.10 % C) sisältävän jäännösausteniittia Quenching & Partitioning – käsittelyn jälkeen.
Tulokset osoittivat, että lämpökäsittelyä ja koostumusta optimoimalla on mahdollista aikaansaada paikallisen ja laajan muovattavuustyypin yhdistelmä. Juuri näillä tasapainotetuilla muovattavuus- ja lujuusominaisuuksilla terästeollisuus pystyy vastaamaan tulevaisuuden ajoneuvoterästen tiukkeneviin ominaisuus- ja muovattavuusvaatimuksiin.
Kokoelmat
- Väitöskirjat [4769]