Väitös: Pienikin rakennemuutos helpottaa teräksen muovaamista

Jo pienillä mikrorakenteen muutoksilla saadaan aikaan merkittäviä vaikutuksia teräksen muovattavuuteen.

Asian osoitti väitöskirjassaan diplomi-insinööri Olli Oja. Hän rakensi tutkimuksessaan lujien kylmämuovattavien terästen koostumus- ja lämpökäsittely-yhdistelmiä, joiden avulla terästen mikrorakenne ja muovattavuusominaisuudet voidaan tasapainottaa eri käyttötarkoituksiin.

Näin kevennetään esimerkiksi autojen painoa ja lisätään niiden energiatehokkuutta ilman, että kulkuneuvon kolariturvallisuus kärsii.

”Ajoneuvojen korien massaa on mahdollista pienentää lujempia teräksiä käyttämällä, jolloin sama tai entistä parempi suojauskyky saavutetaan ohuemmalla teräksen paksuudella kuin aiemmin”, Oja kuvailee.

Muovattavuuden optimoinnilla voidaan hänen mukaansa myös edistää hankalasti valmistettavien korin osien valmistusta. Tämä antaa lisävapauksia terästen käyttäjille.

Muovattavuus on seurausta lujien ja pehmeiden faasien välisestä vuorovaikutuksesta sekä siitä, minkälaisessa raemuodossa ne esiintyvät. Tasapaino merkitsee esimerkiksi sitä, että teräksellä on samanaikaisesti korkea lujuus ja hyvä venymäkyky.

Uudet erikoisteräkset vähentävät liikenteen fossiiliriippuvuutta

Kun Oja yhdisti terästen mikrorakenteet ja mekaaniset ominaisuudet, syntyi muovattavuuskartta, joka osoittaa havainnollisesti muovattavuustyypin yhteyden mikrorakenteeseen.

Tutkimuksensa johtopäätöksenä hän toteaa, että raemuoto, jossa jäännösausteniitti esiintyy suhteellisen ohuina säleinä bainiittisen ferriitin yhteydessä, on mekaanisen stabiiliuden näkökulmasta edullinen työstökarkevuuden eli niin kutsutun TRIP-ilmiön aikaansaamiseksi.

Verrattain korkea tasavenymä oli mahdollista saavuttaa myös ilman jäännösausteniittia. Tasavenymän nosto ei tässä tapauksessa tulkittu olevan seurausta TRIP-ilmiöstä vaan mikrorakenteen sisältämästä hienorakeisesta ferriittistä.

Havainto on oleellinen, kun tutkimusta jatketaan interkriittisesti hehkutettujen autoteollisuuden terästen parissa.

Ajoneuvojen painon keventäminen ja energiatehokkuuden parantaminen vähentää riippuvuutta fossiilisista polttoaineista ja helpottaa siirtymää esimerkiksi sähköautoihin.

Autoteollisuuden energiatehokkuusvaatimukset sopivat myös hyvin yhteen hiilidioksidittomaan terästuotantoon tähtäävien tavoitteiden kanssa. Tutkimus auttaa säilyttämään erikoisterästen valmistusta kotimaassa ja antaa suuntaviivoja tulevaisuuden kehitystarpeisiin.

(Kuva Emmi Lepikko) Olli Ojan materiaalitekniikan väitöskirja Correlation between the Microstructure and Mechanical Properties of Intercritically Annealed Advanced High-Strength Steels tarkastetaan Tampereen yliopistossa 12. elokuuta 2022.

Kerro meille mielipiteesi!

 

Anna palautetta

Lisää uutisia