CCT -diagrammi Lämpötila Austeniitti Martensiitti Enemmän seosaineita (C, Mn, Cr, Mo, B ) kriittinen jäähtymisnopeus pienempi Aika Hiiliekvivalentti kasvaa (CEV=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15) Hitsattavuus huononee
Martensiittisiä suorakarkaistuja merkkituotteita - ks. moniste Suorakarkaistuja levytuotteita Kulutusteräkset Ruukin Raex 400, Raex 500 (Numero viittaa Brinell kovuuteen HB) Rakenneteräkset Ruukin Optim 960 QC (Numero viittaa myötölujuuteen MPa) Suorakarkaistuja ja päästettyjä levytuotteita (nuorrutusteräksiä) Rakenneteräkset: Ruukin Optim 700 QL (Myötölujuus 700 MPa) Suorakarkaistuja pitkiä tuotteita Takoteräs Imaform
Matala C =>hyvä sitkeys karkaistuna
Martensiittisiä uudelleen kuumennettuja ja karkaistuja merkkituotteita - ks. moniste (Huom. Ei suorakarkaistuja!) Uudelleen kuumennettuja ja karkaistuja levytuotteita Kulutusteräksiä: Hardox 400 Hardox 500 (Numero kovuus HB) Uudelleen kuumennettuja, karkaistuja ja päästettyjä levytuotteita Rakenneteräksiä: Weldox 700, Weldox 1100 (Numero myötölujuus MPa) Uudelleen kuumennettuja, karkaistuja ja päästettyjä pitkiä tuotteita ASTM 4340 standarditeräs, jonka asiakas lämpökäsittelee eri lujuuksiin.
AISI 4340
AISI 4340 Properties after oil quenching and tempering at different temperatures http:// www.atlassteels.com.au/ documents/atlas4340.pdf
Hiiletyskarkaisuteräs vaihdelaatikoiden hammaspyöriin
Hiiletyskarkaisu: pinnan C-pitoisuus korkeampi => kovempi martensiitti pinnassa Hard 0,8%C Ductile 0,17%C Samtc.com
Korkeasti seostetut ultra-lujat teräkset Esimerkkinä Maraging -teräkset Kyseessä on lähes hiilitön martensiitti => hyvä sitkeys Suurten seosainepitoisuuksien ansiosta teräs karkenee ja muuttuu täysin martensiitiksi ilmajäähdytyksessä austenitointilämpötilasta Jäähdytyksen jälkeen lämpökäsitellään noin 500 C:ssa, jossa korvausatomit esim. Ni, Mo, Ti, Al pääsee liikkumaan (diffundoitumaan) ja muodostamaan hienoja koherentteja erkaumia, jotka nostavat teräksen lujuutta. 3-ulotteinen APT-kuva, erkaumista, skaala nm:ssä Erkaumat = Ni 3 Mo, Ni 3 Ti, Fe 2 Mo
Korkeasti seostetut ultra-lujat teräkset Esimerkkinä 18Ni Maraging -teräs Austenite Ms Martensite
Maraging -teräkset: Myötölujuus (Rp) & erkaumat 3-ulotteinen APT-kuva, erkaumista, skaala nm:ssä
K Ic vs myötölujuus K Ic, MNm -3/2
Die casting = painevalu
Muita keskihiili koneenrakennusteräksiä Lue monisteesta kappale 10 ferriitiset - perliittiset keskihiiliset teräkset!
Muovattavat ohutlevyteräkset
Ohutlevyjen muovausprosessit Taivutus Särmäys Rullamuovaus Syväveto Venytysmuovaus tai näiden yhdistelmiä Tällä kurssilla ei käsitellä
Muovattavuuden kuvaavat materiaaliominaisuudet Taivutus / särmäys / rullamuovaus: r/t -suhde (r = sisäpuolinen taivutussäde, t = ainespaksuus) Syväveto r-arvo, Δr Venytysmuovaus n-arvo
Syväveto Painin Pidätin Vetorengas
Syväveto Puristuskehäjännitys laipassa
Syväveto, r-arvo ja LDR Paras syvävedettävyys jos teräs muovautuu levyn tasosuunnassa muttei paksuussuunnassa r = leveysvenymä/paksuusvenymä = ε 22 /ε 33 (vetokokeessa) r-arvo riippuu vetosauvan suunnasta vrt valssaussuuntaan => r 0, r 45, r 90 keskiarvo (mean) r m = (r 0 +2r 45 +r 90 )/4 vaihtelu Δr = {(r 0 +r 90 )/2} - r 45 LDR = D/d, missä D = suurin aihion halkaisija, joka voidaan syvävetää painimella halkaisijaltaan d
Syväveto, r-arvo r m = (r 0 +2r 45 +r 90 )/4 Paras r m kun teräksen kiteiden {111}-tasot ovat levyn tason suuntaisia Huonoin r m kun kun teräksen kiteiden {100}-tasot ovat levyn tason suuntaisia Tarvitaan oikea rekristallisoitunut tekstuuri
Venytysmuovaus Materiaali joka muokkauslujittuu voimakkaasti on parhaiten venytysmuovattavissa Muokkauslujittuminen voidaan kuvata n-arvolla, mikäli jännitys-venymä -käyrä seuraa kaavaa σ = k ε n. Silloin n on vakio riippumaton venymä- log(σ) arvosta. Monesti n vaihtelee venymän kanssa. 1 n log(ε)
Venytysmuovaus Ericsonin kuppikoe kuvaa venytysmuovattavuutta
Taivutus Venymä ulkopinnoissa = 1/((2r/t)+1) r/t = 1 => venymä 33% r t rolling direction = valssaussuunta inclusions = sulkeumat
Reijän laajennus Reijän laajennussuhde (Hole expansion ratio) HER = Reijän hakaisija murtumishetkellä / alkuperäisen reijän halkaisija
Muovattavat ohutlevyteräkset - yleistä Muovattavat ohutlevyteräkset ovat kylmävalssattuja teräksiä esim. kuten valmistetaan Hämeenlinnassa SSAB:ssa. Paksuusalue 0,4-3,0 mm. Tai Torniossa Outokummussa. Kylmävalssauksen jälkeen yleensä teräkset hehkutetaan siten että rakenne rekristallisoituu, jotta muovattavuus olisi hyvä. Hehkutus voi tapahtua tapahtua jatkuvatoimisella linjalla (nopea) tai kellouunissa (hidas). Jatkuvatoimisen hehkutuksen jälkeen voi olla kastosinkitys sulasinkissa noin 460 C:ssa.
Valmistusprosessi Hämeenlinnassa KELAIMET ASKELPALKKI- JA LÄPITYÖNTÖUUNIT PYSTY- VALSSAIN ESIVALSSAIN LÄMPÖ- ESINAUHA- NAUHAVALSSAIN VESIVERHO- SUOJA KELAIN JÄÄHDYTYS PEITTAUS- LINJA KYLMÄVALSSAIN HEHKUTUS VIIMEISTELYVALSSAIN KUUMASINKITYSLINJAT
Valmistusprosessi Torniossa (Jatkuu omassa luennossa)
Valmistusprosessi
Jatkuvatoimiset hehkutuslinjat Lämpötila, C HDG HDG CAL CAL Aika, s HDG = Hot Dip Galvanizing = kuumasinkitys (esim. Hämeenlinnassa) CAL = Continuous Annealing Line = jatkuvatoiminen hehkutus (esim. SSAB-Borlängessä)
Teräslajit rakenneteräkset muovattavat teräkset lujat muovattavat teräkset monifaasiteräkset (DP, CP, TRIP) Advanced High Strength Steel (AHSS) martensiittiset muita mm. boori-, bake hardening ja toivutushehkutetut teräkset
Teräslajit Rakenneteräkset (Snnn) Lujat muovattavat (Hnnn) Lujat muovattavat HT(zzz) AHSS Pehmeät muovattavat D...
Rakenneteräkset
Rakenneteräkset Yleensä metallipinnoitettuja Spesifioitu myötö- ja murtolujuus
Metallipinnoitteet: sinkki
Metallipinnoitteet: Galfan & Galvannealed
Teräslajit Advanced High Strength Steels
Teräslajit Huom. FeP01-06 = DC01-06