Suotautuminen ja nauhamaisten ferriittirakenteiden muodostuminen korkea-alumiinisissa teräksissä
Majamaa, Eero Artturi (2014)
2014
Materiaalitekniikan koulutusohjelma
Teknisten tieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2014-12-03
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201412051585
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201412051585
Tiivistelmä
Autoteollisuuden tarve keventää ajoneuvojen rakenteita on kasvattanut kysyntää korkean lujuuden teräksille. Quenching and partitioning (Q&P) -lämpökäsittelyllä on luotu uuden tyyppinen AHSS-teräs, jonka mikrorakenne koostuu hiilellä rikastetusta austeniitista martensiittisessa tai martensiittis-ferriittisessä matriisissa.
Q&P-teräkset ovat tyypillisesti piiseosteisia. Pii estää sementiitin muodostumista, mutta kuumasinkitessä teräksen pintaan muodostuva piitä sisältävä oksidikerros heikentää pinnan kostutusta sinkkikylvyssä. Piin korvaaminen alumiinilla parantaa kostutusta ja siten sinkittävyyttä, samalla säilyttäen sementiitin muodostumista jarruttavan vaikutuksen.
Tässä diplomityössä tutkitaan korkea-alumiinisia Q&P-teräksiä. Kahdessa 3 % alumiinia sisältäneessä kylmävalssatussa teräksessä havaittiin nauhamaisia ferriittisiä mikrorakenteita, mutta 2 % alumiinia sekä 0,38 % piitä sisältäneessä teräksessä ei. EDS-analyysi paljasti terästen valunäytteissä alumiinin suotautumista dendriittien välisiltä alueilta dendriitteihin. Alumiini stabiloi ferriittiä ja korvaussijallisten seosaineiden suotautumisen tiedetään olevan pääsyy teräksissä esiintyvälle nauhamaisuudelle. Tuloksista pääteltiin nauhamaisuuden periytyneen valuaihioista. The automobile industry’s need for the weight reduction of vehicle structures has increased the demand for high strength steels. The Quenching and Partitioning (Q&P) heat treatment was developed in order to create a novel AHSS steel with a microstruc-ture consisting of carbon enriched retained austenite in a martensitic(-ferritic) matrix.
Q&P steels are usually alloyed with silicon. Si prevents cementite formation, but the Si containing oxide layer, which forms on the surface of a steel during hot dip galvanization, impairs surface wettability in a zinc bath. Replacing silicon with aluminum improves wettability and therefore galvanizability considerably, while maintaining the effect of retarding cementite formation.
In this thesis, the microstructures of experimental high aluminum Q&P steels are investigated. Two cold rolled steels containing 3% Al (without Si) manifested banded ferritic microstructures, while the reference alloy with 2% Al (and 0.38% Si) did not. An EDS scan performed on the as-cast samples revealed some segregation of aluminum from the interdendritic to dendritic regions. Aluminum stabilizes ferrite, and the segregation of substitutional alloying elements is known to be the main cause for banding in steels. The results suggest that the banded microstructures were inherited from the cast ingots.
Q&P-teräkset ovat tyypillisesti piiseosteisia. Pii estää sementiitin muodostumista, mutta kuumasinkitessä teräksen pintaan muodostuva piitä sisältävä oksidikerros heikentää pinnan kostutusta sinkkikylvyssä. Piin korvaaminen alumiinilla parantaa kostutusta ja siten sinkittävyyttä, samalla säilyttäen sementiitin muodostumista jarruttavan vaikutuksen.
Tässä diplomityössä tutkitaan korkea-alumiinisia Q&P-teräksiä. Kahdessa 3 % alumiinia sisältäneessä kylmävalssatussa teräksessä havaittiin nauhamaisia ferriittisiä mikrorakenteita, mutta 2 % alumiinia sekä 0,38 % piitä sisältäneessä teräksessä ei. EDS-analyysi paljasti terästen valunäytteissä alumiinin suotautumista dendriittien välisiltä alueilta dendriitteihin. Alumiini stabiloi ferriittiä ja korvaussijallisten seosaineiden suotautumisen tiedetään olevan pääsyy teräksissä esiintyvälle nauhamaisuudelle. Tuloksista pääteltiin nauhamaisuuden periytyneen valuaihioista.
Q&P steels are usually alloyed with silicon. Si prevents cementite formation, but the Si containing oxide layer, which forms on the surface of a steel during hot dip galvanization, impairs surface wettability in a zinc bath. Replacing silicon with aluminum improves wettability and therefore galvanizability considerably, while maintaining the effect of retarding cementite formation.
In this thesis, the microstructures of experimental high aluminum Q&P steels are investigated. Two cold rolled steels containing 3% Al (without Si) manifested banded ferritic microstructures, while the reference alloy with 2% Al (and 0.38% Si) did not. An EDS scan performed on the as-cast samples revealed some segregation of aluminum from the interdendritic to dendritic regions. Aluminum stabilizes ferrite, and the segregation of substitutional alloying elements is known to be the main cause for banding in steels. The results suggest that the banded microstructures were inherited from the cast ingots.