Edullinen ja kylmänkestävä CrNiMoWMnV-tyyppinen ultraluja rakenneteräs vaativiin käyttökohteisiin

Terästä valmistetaan tavallisimmin joko malmipohjaisella menetelmällä, jonka hiilidioksidipäästöt ovat noin 2,1 tonnia, tai romupohjaisella menetelmällä, jonka kasvihuonepäästöt ovat noin 0,6 tonnia raakaterästä kohden. Romupohjaista tuotantoreittiä voidaankin pitää yhtenä mahdollisuutena vähentää kasvihuonepäästöjä, hidastaa ilmaston lämpenemistä ja vaikuttaa siten ilmastonmuutoksen ongelmaan. Lisäksi kasvavat taloudelliset vaatimukset ovat herättäneet kiinnostusta löytää vaihtoehtoja nykyisille ultralujille rakenneteräksille.

Väitöstyössä tutkittiin mahdollisuuksia hyödyntää induktiosulatuksen ja sähkökuona-uudelleensulatuksen (ESR, electroslag remelting) yhdistelmää ultralujan ja kovan teräksen tuottamiseksi kierrätysteräksestä. Sitä voidaan pitää yhtenä tulevaisuuden uusien vähäpäästöisten tuotantoreittien vaihtoehtona. ESR-teknologia mahdollistaa myös uusien kemiallisten koostumusten hyödyntämisen ja erilaisten ominaisuusyhdistelmien kehittämisen.

Painopiste tutkimuksessa oli selvittää jäähdytysnopeuden ja kemiallisen koostumuksen vaikutukset faasinmuutoslämpötiloihin, mikrorakenteisiin ja mekaanisiin ominaisuuksiin. Lisäksi pohdittiin mikrorakenteen kehittymistä termomekaanisessa kuumamuokkauksessa ja erilaisissa lämpökäsittelyissä tavoitteena optimoida mekaaniset ominaisuudet.

Tutkimuksessa osoitettiin, että hyvä lujuuden ja sitkeyden yhdistelmä voidaan saada aikaan käyttämällä seuraavaa prosessireittiä: kustannustehokas induktiosulatus, ESR, termomekaaninen kuumamuokkaus, kontrolloitu jäähdytys, joita seuraa uudelleenkuumennus, sammutus ja päästö 200 °C lämpötilassa. Lisäksi hyödyntämällä kaksinkertaista austenitointia ja sammutusta paranee Charpy V-iskunkestävyys oleellisesti.