Lämpökäsittelyjen vaikutus ultralujien martensiittisten terästen vetyhaurauteen

Abstract

Ultralujia teräksiä käytetään laajasti erityisesti auto-, koneenrakennus- ja energiateollisuudessa niiden korkean lujuuden ja keveyden mahdollistamien etujen vuoksi. Erityisesti martensiittiset ultralujat teräkset tarjoavat erittäin korkean lujuustason, mutta niiden käyttöä rajoittaa mm. vetyhaurauden riski. Vetyhauraudessa materiaali haurastuu vedyn vaikutuksesta ja voi murtua huomattavasti nimellistä lujuutta pienemmillä kuormituksilla. Koska teräksen mikrorakenne vaikuttaa ratkaisevasti vedyn käyttäytymiseen materiaalissa, lämpökäsittelyillä ja seosaineilla on keskeinen merkitys vetyhaurausherkkyyden hallinnassa. Tässä kandidaatintyössä tarkasteltiin kirjallisuuskatsauksena lämpökäsittelyjen vaikutusta ultralujien martensiittisten terästen vetyhaurauskäyttäytymiseen. Työssä käsiteltiin erityisesti karkaisun, päästön, Q&P-lämpökäsittelyn sekä matalan lämpötilan jälkilämpökäsittelyjen vaikutuksia mikrorakenteeseen ja edelleen vetyhaurauskestävyyteen. Kirjallisuuden perusteella karkaisu lisää vetyhaurausherkkyyttä kasvattamalla dislokaatiotiheyttä ja jäännösjännityksiä, kun taas päästö vähentää vetyhaurauden riskiä pienentämällä dislokaatiotiheyttä ja edistämällä vedyn sitoutumista karbideihin. Erityisesti korkean lämpötilan päästöillä saavutettiin hyvä vetyhaurauskestävyys, mutta samalla teräksen lujuus heikkeni merkittävästi. Q&P-lämpökäsittelyn vaikutukset riippuivat voimakkaasti jäännösausteniitin määrästä, morfologiasta ja stabiilisuudesta. Kirjallisuuskatsauksen perusteella vetyhaurauskestävyyden parantaminen edellyttää mikrorakenteen huolellista hallintaa lämpökäsittelyjen avulla. Paras lopputulos saavutetaan tasapainottamalla korkea lujuus, riittävä sitkeys sekä vedyn tehokas sitoutuminen mikrorakenteeseen. Vetyhaurauden mekanismeihin ja jäännösausteniitin vaikutukseen liittyy kuitenkin edelleen epävarmuuksia, minkä vuoksi aihe vaatii lisätutkimusta.