Rullamuovatun suurlujuusteräsputken hehkutus sekä jäännösjännitysten määritys

Abstract

Työssä tutkittiin rullamuovaamalla valmistettujen suurlujuusteräsputkien jäännösjännitysten poistoa hehkutuskäsittelyillä. Koemateriaalina oli 150x150x7 mm S700MLH-suurlujuusteräsputki. Rullamuovaus on menetelmänä hyvin soveltuva erilaisten jatkuvien avointen ja suljettujen profiilien, kuten putkien valmistukseen. Rullamuovaus aiheuttaa kuitenkin kappaleeseen huomattavia jäännösjännityksiä, johtuen voimakkaasta kylmämuovauksesta. Näiden jäännösjännitysten olemassaolo materiaalissa vaikuttaa merkittävästi sen mekaanisiin ominaisuuksiin ja muovattavuuteen valmistuksen jälkeen. Rullamuovaamalla valmistettu putki voi vääntyä esimerkiksi leikattaessa jäännösjännitysten vapautuessa. Työn tavoitteena oli määrittää jäännösjännitykset eri hehkutusparametreilla hehkutetuista putkista tavoitteena löytää optimaalinen jäännösjännitysten määrä parantuneen muovattavuuden ja lujuuden laskun suhteen. Työssä keskityttiin varsinaisesti yksittäin hehkutettuihin putkiin, mutta myös suuremman mittakaavan nippuhehkutuksia tutkittiin sekä neliö- että pyöröputkilla. Tästä syystä myös joitakin tuloksia nippuhehkutetuista putkista on esitetty työssä. Tutkittujen putkien kohdalla hehkutuskäsittelyt aiheuttivat kuitenkin erkaumalujittumista, jolloin hehkutuskäsittelyt vastoin odotuksia nostivat kappaleiden lujuuksia. Vaikka jäännösjännitykset poistuivat suurimmaksi osin joissakin hehkutuskäsittelyissä, erkaumalujittuminen nosti myötö- ja murtolujuudet referenssiarvoja korkeammiksi kaikissa koekappaleissa. Muodostuneet lujittavat erkaumat olivat suurella todennäköisyydellä titaanin ja/tai niobiumin karbideja ja/tai nitridejä. Käytettyjen mittalaitteiden tarkkuus ei riittänyt tarkkoihin koostumusanalyyseihin pienimpien, lujittumisesta vastuussa olevien erkaumien kohdalla. Erkaumien läsnäolo voitiin kuitenkin varmistaa pyyhkäisyelektronimikroskooppikuvauksella.