Hienojakoinen jäännösausteniitti mikrorakenteessa ja sen vaikutus 0.3 % hiiltä sisältävien uusien ultralujien teräksien mekaanisiin ominaisuuksiin.

Tulevaisuuden suurlujuusteräksillä on tarkoitus vastata teollisuusalan kasvaviin vaatimuksiin, kuten esimerkiksi hiilidioksidipäästöjen ja valmistuskustannuksien alentamiseen. Lujempien terästen käyttö mahdollistaa keveämmät rakenteet, joiden avulla saadaan muun muassa kasvatettua ajoneuvojen ja rakenteiden hyötykuormia ja lisättyä energiatehokkuutta. Tämä vähentää myös hiilidioksidipäästöjä. Suurlujuusteräksien käyttö ajoneuvoissa parantaa niiden kolariturvallisuutta. Lisäksi terästen valmistuskustannuksia voidaan alentaa kehittämällä energiatehokkaita teräksen valmistus- ja lämpökäsittelyprosesseja. Valitsemalla tietyt prosessit, saadaan kalliiden seosaineiden määrää vähennettyä. Uuden sukupolven suurlujuusterästen tärkeimmät käyttökohteet tulevat olemaan vaativat rakenteet, maarakennus- ja kaivosalan laitteet sekä autoteollisuuden tuotteet.

Kyseisessä väitöstyössä tutkittiin uuden sukupolven suurlujuusteräksiä ja perehdyttiin niiden ominaisuuksiin. Työn tarkoituksena oli kehittää uusia entistäkin lujempia teräskonsepteja, joilla saavutetaan nykyisiä teräksiä parempi lujuuden ja sitkeyden (muovattavuuden) yhdistelmä. Muita tavoiteltavia ominaisuuksia olivat kulumisen ja väsymisen kesto sekä parempi iskusitkeys. Eri ominaisuuksien suhteen joudutaan kuitenkin tekemään kompromisseja, mikä osaltaan vaikeuttaa niiden optimointia.

Hyvien lujuus-sitkeysominaisuuksien saavuttamiseksi, tutkimuksessa käytettiin kahta eri teräksen valmistusprosessia: keskeytettyä sammutusta yhdistettynä matalan lämpötilan hehkutukseen (QP) sekä austeniitin reversiomuutosta (ART). Tutkimuksen tavoitteena oli lisätä tietoa siitä, kuinka teräksen mikrorakenteen eri piirteet vaikuttavat QP ja ART – käsiteltyjen teräksien ominaisuuksiin.

Tulokset osoittivat, että teräksen iskusitkeyteen voidaan vaikuttaa huomattavasti tutkituilla lämpökäsittelyillä. QP- ja ART-käsittelyillä saavutettiin suuria vetolujuus-/venymäyhdistelmiä riippuen mikrorakenteen erilaisten alueiden määrästä, koosta, muodosta, jakaantumasta sekä seosainepitoisuuksista. Tutkittujen lämpökäsittelyjen haittapuolena oli niiden haastava toteuttaminen teollisessa tuotannossa. QP-käsittelyn vaikeutena on keskeytetyssä sammutuksessa halutun tarkan lämpötilan saavuttaminen, millä on suuri vaikutus teräksen tavoiteltuihin ominaisuuksiin. ART-käsittelyssä haasteena on tarvittavan hehkutuksen kapea lämpötilaväli ja aikaikkuna haluttujen ominaisuuksien saavuttamiseksi. Toisaalta on hyvä huomioida, että myös teollisuuden prosessit kehittyvät jatkuvasti uusien materiaalien mukana, mikä voi mahdollistaa kyseisten terästen valmistuksen tulevaisuudessa.