Ferriittisten ruostumattomien terästen hitsattavuuden ongelmakohtia keskipuhtailla stabiloiduilla teräslajeilla

Väitöstyössä tutkittiin keskipuhtaita stabiloituja ferriittisiä ruostumattomia teräksiä hitsattavuuden näkökulmasta. Hyvällä hitsattavuudella tarkoitetaan juohevia hitsejä, joilla on sovellukseen sopivat käyttöominaisuudet. Työssä esitetään erityisesti, kuinka mikroseosaineet ja epäpuhtaudet vaikuttavat tutkittujen terästen hitsattavuuteen. Tulosten avulla voidaan kehittää teräslajeja ja valmistusprosesseja siten, että hitsauksen ongelmakohtiin voidaan puuttua jo teräksen valmistuksessa.

Ferriittiset ruostumattomat teräkset ovat seostuksensa ansiosta hintavakaita ja usein edullisempia kuin yleisemmin tunnetut austeniittiset ruostumattomat teräkset. Ferriittisiä ruostumattomia teräksiä käytetään laajasti esimerkiksi autojen pakoputkissa, kuljetusvälineissä, lämminvesivaraajissa, verhoilumateriaaleina, kodinkoneissa ja muissa kotitaloustarvikkeissa. Tyypillisissä käyttökohteissa ruostumattomilta teräksiltä edellytetään korroosionkestävyyden ohella hyvää muovattavuutta, mutta myös mahdollisuutta liittää niitä hitsaamalla.

Väitöstyössä keskityttiin tutkimaan teräksen valmistuksen, erityisesti deoksidaation, kalsiumkäsittelyn ja käytetyn stabilointitavan vaikutuksia hitsauksessa. Tutkimuksissa käytettiin lukuisia kaupallisia teräksiä kolmelta eurooppalaiselta ruostumattoman teräksen valmistajalta sekä koeteräksiä, jotka oli valmistettu laboratoriossa.

Tulosten mukaan teräksen valmistuksessa käytettävät mikroseosaineet ja epäpuhtaudet vaikuttavat olennaisesti hitsattavuuteen. Tutkimuksissa havaittiin, että hitsauksessa voi esiintyä epäsäännöllisiä ja vaikeasti havaittavia kuonalauttoja ja -kalvoja, joilla on haitallisia vaikutuksia materiaalin hitsattavuuteen. Niitä aiheuttivat erityisesti voimakas kalsiumkäsittely ja pääosin alumiinilla tehty deoksidaatio. Esiintymistä ja vaikutuksia voitiin ennakoida teräksen kemiallisen koostumuksen avulla.

Tutkimuksissa havaittiin myös, että raekoon ohella titaaniseostuksen aiheuttama erkaumarakenne johtaa heikkoon hitsin muutosvyöhykkeen sitkeyteen keskipuhtailla, jo ennestään melko haurailla koemateriaaleilla. Näin ollen stabilointi käyttäen pääosin niobia on hitsattavuuden näkökulmasta järkevää.