PL 4200 90014 OULUN YLIOPISTO PUH. (08) 553 2020 TELEKOPIO (08) 553 2165 pentti.karjalainen oulu.fi
Sähköiseen muotoon 2004 saatetun painoksen stilisoitu versio 2006. 2
3
4
5
6
7
Kuva 1.2. Teräksen tuotanto (IISI tilasto) 8
9
10
11 Erilaisia tarpeita, joihin teräs pystyy vastaamaan: Auton rungon materiaalin tulee olla: lujaa, jäykkää, kestävää (durable), törmäyskestävää ja mittatarkkaa antaa vapaa suunnittelumahdollisuus, vapaat poikkipinnat ja pinnalaatu muovattavuus, liitettävyys ja maalattavuus hyviä pieni energiankulutus ja kierrätettävyys halvat valmistus-, käyttö- ja ylläpitokustannukset. Teräksillä on: hyvä muovattavuus, liitettävyys ja maalattavuus suuri kimmomoduuli (noin 4 kertaa suurempi kuin alumiinilla) kierrätys on järjestetty jo vuosia sitten (korin teräs voi kiertää 11-12 kertaa) hyvä korjattavuus. (Tata Tech 27) Tämän takia esim. japanilaisissa autoissa 50% materiaaleista on yhä terästä. Hinnaltaan teräs on myös puolta halvempi kuin alumiini. Ks ULSAB projekti. Tankoterästen valmistuksessa autoteollisuuteen tulee huomioida: teräksen valmistus (kokillien muoto, mittatarkkuus, vety) taontalämpö hyödyksi (ilmajäähdytettävät ja suorasammutettavat laadut) parempi lastuttavuus (Ca, lujat/kovat teräkset) kiertokanki (murrettavat teräkset) typetys lisääntyy (mittamuutokset; IMACRO NIT) T&K toiminta (partnershiphankinta, uuden polven latujärjestelmät, jne) (Mika Hämäläinen: Autojen valmistustekniikka ohjaa Imatran tuotekehitystä, MetalliTekniikka 1, 2000, s.14) Vaikka terästen kättö kiloina säilyisi ennallan, voidaan siitä tehdä enemmän, kun se on lujempaa
12
13
tieto ASM International 17.12.2003 14
15
Myös materiaalien käytön suunnittelu on tärkeää (räätälöidyt levyt) 16
17
18
19
Iskusitkeyttä tarvitaan 20
21
Hyöty suuresta lujuudesta =? 22
Materiaalikustannus laskee, samaten kuljetus-, asennus- ja konepajavalmistuskustannukset! 23
uusi ja vanha kohtaa 24
25
26
27
28
29
Sekundäärimetallurgia ja jatkuvavalu 30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
Teräksen tiivistys = hapenpoisto 44
sivulta 35 Senkkakäsittelyjen yksikköprosessit jatko... 45
Kuva 2.4 46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
PULVERIMETALLURGIA PM/HIP 68
69
VTT Tuotteet ja tuotanto 70
71
MILLAISIA TERÄKSIÄ ON? MITEN OMINAISUUDET ON SAATU AIKAAN? 72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85 ferriitti ydintyy austeniittirakeen raerajoille tahi rakeen sisällä oleviin deformaationauhoihin (ylin: austeniittirae keskellä: ydintymisvaihe alin: syntyneen ferriitirakeen koko)
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
Esikuumennustarve on TMCP teräksillä vähäisempi kuin tavallisilla teräksillä 132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143 REDUCTION OF AREA (%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 DA 0,5% Cu 100 DL 0,1 % Cu 100 DA 0,5 % Cu 25 DL 0,1 % Cu 25 0 700 750 800 850 900 950 1000 TEMPERATURE ( C)
144
145
146
147
148 REDUCTION OF AREA (%) 100 90 80 70 60 50 DA 0,5% Cu 100 40 DL 0,1 % Cu 100 30 DA 0,5 % Cu 25 20 DL 0,1 % Cu 25 10 0 700 750 800 850 900 950 1000 TEMPERATURE ( C)
149 MALLINNUS Kuumamuokkausprosessin vaiheet ja niissä tapahtuvat mallinnettavat ilmiöt Metallurgiset ilmiöt kuumamuokkausprosessin aikana
150
151
152
153
154
MIitattavia ja mallinnettavia kohteita 155
156
157
Suorasammutus (DQ-T) prosessi käyttöön Ruukille v. 2007 158
159
160
161
162
163
164 Bainiittiset teräkset kiinnostuksen kohteena R m (MPa) = 288 + 803 C + 83 Mn + 178 Si + 122 Cr + 320 Mo + 60 Cu + 1180 Ti + 1326 P + 2500 Nb + 36000 B R p0.2 (MPa) = 15.4 [-12.6 + 1.13d -0.5 + 0.98n 0.25 ] Rp0.2 (MPa) = 9.8 [60 + 1.25 µbn 0.5 + 1.2 10-4 ρ 0.5 ] Schematic illustration of various ferrite-cementite bainite morphologies: a) nodular b) columnar c) upper d) lower e) grain boundary allotriomorphic, and f) inverse bainite (quoted from Kraus and Thompson[13]).
Typical grain sizes and dislocation densities in ferrite and bainite [27]. 165
CCT-diagrams and typical bainitic microstructures of ultralow-carbon and low-carbon 166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
DP-terästen teko sinkityslinjalla 192
193
194
195
196
Uunilujittuminen (bake hardening) 197
198
199
200
201
202
203
204
205
Ferriitisten ja martensiittisten ruostumattomien terästen kehityspuu 206
Eräitä erityisiä ruostumattomia teräksiä 207
208
209
210
TYPPISEOSTEISET austeniittiset ruostumattomat teräkset 211
212 Typpi lujittaa. Typpi kasvattaa hilamittaa. Lujittuminen on verrannollinen typpipitoisuuteen (at-%), kuitenkin epälineaarisesti
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
256 Voidaanko nanoteknologiaa hyödyntää myös terästeollisuudessa Esimerkkinä Nanoflex TM, Sandvik Ab:n keksintö
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
Ultrahienorakeiset materiaalit 267
268 Kysymyksiä / tärkeitä aihepiirejä Senkkakäsittelyt ja niiden vaikutus Mitä aineita/epäpuhtauksia pitää kontrolloida ja miksi? Tyhjötekniikan merkitys eri teräslajien valmistuksessa Sulakerrostus, jauhemetallurgia: edut, haitat, käyttö Miten hiilipitoisuutta voidaan laskea ja mikä on sen merkitys Lujuuteen vaikuttavat tekijät eri teräslajeissa Iskusitkeyteen vaikuttavat tekijät Raekoon kehittyminen mikroseosteräksen valmistuksessa Erkaumalujittumisen vaikutukset Miksi mikroseosteräkseen saadaan hienompi raekoko normalisoinnissa / TM-käsittelyssä kuin C-Mn teräkseen Miksi TMPC teräs on parempaa lujuudeltaan / hitsattavuudeltaan kuin tavallinen? Nopeutetun jäähdytyksen vaikutus mikrorakenteeseen ja ominaisuuksiin Ferriittivalssaus Miten muokkausprosessia voidaan simuloida ja mallintaa? Mitä on staattinen rekristallisaatio, rakeenkasvu ja austeniitti-ferriittifaasimuutos ja mikä on näiden merkitys teräslevyn teossa? Nuorrutusterästen valmistusmahdollisuudet
269 Takoterästen kehityssuunnat Bainiittisen teräksen lujittumismekanismit Perliitin vaikutus lujuuteen ja sitkeyteen, keinoja parantamiseksi Särmäys, syväveto, r ja n arvot, jne Tiivistystavan vaikutus muovattavuuteen HSF terästen (Raex Optim) ominaisuuksien tausta P käyttö lujittamiseen? Maraging, IF, DP, TRIP teräkset Lujuuden / korroosionkeston parantaminen ruostumattomilla teräksillä Typpiseostuksen merkitys ruostumattomilla Sulkeumien lähteet Al-tiivistetyissä teräksissä M-käsittely ja sen vaikutukset Sulkeumien vaikutus iskusitkeyteen / H2S ympäristössä Sulkeumat ja väsymiskesto / koneistettavuus HIC