Jäännösausteniitin määritys optisella mikroskopialla

Abstract

Korkean lujuuden terästen lämpökäsittelyistä tärkeimpiä ovat karkaisuprosessit. Täten tuo-tannossa myös karkaisuprosessien kontrollointi ja laatuseuranta ovat tärkeitä vaiheita. Karkaisussa teräksen mikrorakenne muutetaan pääsääntöisesti martensiittiseksi, mutta puhtaasti martensiittisella mikrorakenteella saavutetaan erittäin luja, mutta hauras rakenne.

Karkaisuprosessien seurauksena martensiitin lisäksi teräksen mikrorakenteeseen jää austeniittia. Tätä austeniittia kutsutaan jäännösausteniitiksi, joka on metastabiilia austeniittia, joka on jäänyt mikrorakenteeseen sammutuksen jälkeen. Jäännösausteniitin määrä vaikuttaa lähes jokaiseen karkaistun teräksen ominaisuuteen, joten todellisen jäännösausteniittipitoisuuden määritys tuotteiden tarkastuksessa ja kontrolloinnissa on tärkeää.

Jäännösausteniitin esiin saaminen käsin syövyttämällä on todistettu mahdolliseksi, mutta aikaisempien tutkimusten hyödyntäminen jäännösausteniitin määritykseen optisella mikroskopialla on hankalaa. Tämän lisäksi jäännösausteniitin määritystä optisella mikroskopialla ei ole standardoitu.

Työssä perehdytään jäännösausteniitin määrittämiseen karkaisuprosessissa käytetyistä kontrollinäytteistä optisen mikroskopian ja kuva-analyysin avulla. Tärkeäksi osa-alueeksi työssä nostetaan näytteenvalmistuksessa ja kuva-analyysissa syntyvät virhelähteet ja niiden vaikutus lopulliseen tulokseen. Lisäksi työssä vertaillaan inhimillisen virheen vaikutusta lopulliseen tulokseen ja kuinka eri virhelähteillä voidaan korostaa toisiaan.

Työssä käytettyjen näytteenvalmistusmenetelmien perusteella ei kuitenkaan voitu määrittää jäännösausteniittipitoisuutta tarkasti. Tuloksissa nostetaan esiin käsin syövyttämisen heikkous jäännösausteniitin määrityksessä. Käsin syövyttämällä ei saada tarpeeksi toistettavaa näytteen pinnan syöpymisiä, jotta jäännösausteniitin määrittäminen toistettavasti eri mittaustilanteiden välillä voisi olla mahdollista edes samalla mittaajalla. Lisäksi kuva-analyysissa kynnystämisarvojen valinnassa havaitaan, että mittaajien jäännösausteniitiksi valitsemilla alueilla on huomattavaa eroa. Pienilläkin eroilla valituissa jäännösausteniittialueissa saadaan huomattavaa eroa lopullisiin tuloksiin.

Työssä vertailtiin myös kahta eri materiaalia ja niiden soveltuvuutta jäännösausteniitin määritykseen optisella mikroskopialla. Jäännösausteniitin mittausten perusteella päästiin tulokseen, jossa optisella mikroskopialla mitattaessa tulisi käyttää materiaalia, jossa on mahdollisimman paljon jäännösausteniittia (ainakin >15 %).