Eutektoidisen piiteräksen Q&P-käsittely
Halonen, Henri (2025)
2025
Materiaalitekniikan DI-ohjelma - Master's Programme in Materials Engineering
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
Hyväksymispäivämäärä
2025-12-05
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-2025120511294
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-2025120511294
Tiivistelmä
Kolmannen sukupolven AHSS-laatuja tutkitaan muun muassa teollisuuden materiaalitehokkuuden parantamiseksi. Yhtenä tapana näiden teräslaatujen valmistamiseksi on kehitetty Q&P-käsittely. Tässä käsittelyssä materiaaliin hehkutetaan austeniittia, minkä jälkeen se sammutetaan Ms- ja Mf-lämpötilojen väliin. Näin rakenne muuttuu pääosin martensiittiseksi, mutta siihen jää merkittävä osuus jäännösausteniittia. Q&P-käsittelyssä sammutuksen jälkeen materiaali käy läpi partitiointikäsittelyn, jossa martensiitissa olevaa hiiltä siirtyy austeniittiin. Tämä lisätty hiili tekee austeniitista stabiilia myös huoneenlämmössä. Käsittelyn lopputuloksena on siis lujaa martensiittia ja austeniittia, joka parantaa TRIP-ilmiön vuoksi materiaalin sitkeyttä.
Tässä tutkimuksessa tutkittiin eutektoidisen piiteräksen vastetta Q&P-käsittelyyn. Tämän teräksen korkea hiilipitoisuus, sekä hiilestä kilpailevia karbideja eliminoiva pii, mahdollistavat teoriassa erittäin suuren jäännösausteniittiosuuden stabiloinnin Q&P-käsittelyllä. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää käsittelyn vaikutusta teräksen rakenteeseen ja mekaanisiin ominaisuuksiin käyttäen eri sammutuslämpötiloja. Q&P-käsittelyn onnistumisen kannalta oleellisin rakenneominaisuus on jäännösausteniitin määrä, jota tutkittiin tässä työssä XRD:n ja EBSD:n avulla. Mekaanisia ominaisuuksia puolestaan tarkasteltiin vetokokeilla sekä kovuusmittauksilla.
Tutkimusten tuloksena havaittiin, että eutektoidisen piiteräksen Q&P-käsittelyllä voidaan tuottaa erittäin suuria, yli 30 %, jäännösausteniittiosuuksia. Materiaali murtui kuitenkin vetokokeissa hauraasti, mitä voidaan pitää seurauksena korkeasta hiilipitoisuudesta. Hiilen suuri määrä estää martensiittia pehmenemästä partitiointikäsittelyssä tarpeeksi, mikä tekee materiaalista kokonaisuudessaan hauraan kaikilla käytetyillä käsittelyparametreilla.
Tässä tutkimuksessa tutkittiin eutektoidisen piiteräksen vastetta Q&P-käsittelyyn. Tämän teräksen korkea hiilipitoisuus, sekä hiilestä kilpailevia karbideja eliminoiva pii, mahdollistavat teoriassa erittäin suuren jäännösausteniittiosuuden stabiloinnin Q&P-käsittelyllä. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää käsittelyn vaikutusta teräksen rakenteeseen ja mekaanisiin ominaisuuksiin käyttäen eri sammutuslämpötiloja. Q&P-käsittelyn onnistumisen kannalta oleellisin rakenneominaisuus on jäännösausteniitin määrä, jota tutkittiin tässä työssä XRD:n ja EBSD:n avulla. Mekaanisia ominaisuuksia puolestaan tarkasteltiin vetokokeilla sekä kovuusmittauksilla.
Tutkimusten tuloksena havaittiin, että eutektoidisen piiteräksen Q&P-käsittelyllä voidaan tuottaa erittäin suuria, yli 30 %, jäännösausteniittiosuuksia. Materiaali murtui kuitenkin vetokokeissa hauraasti, mitä voidaan pitää seurauksena korkeasta hiilipitoisuudesta. Hiilen suuri määrä estää martensiittia pehmenemästä partitiointikäsittelyssä tarpeeksi, mikä tekee materiaalista kokonaisuudessaan hauraan kaikilla käytetyillä käsittelyparametreilla.