Mikroseostamisen vaikutukset AISI 304 ruostumattoman teräksen hilsettymiseen simuloiduissa askelpalkkiuunin olosuhteissa

Ruostuuko ruostumaton teräs? Lopputuotteen kohdalla vastauksena on käyttökohteesta ja suunnittelun onnistumisesta riippuen erittäin mahdollinen ehkä. Tuotantovaiheessa ”ruostumista” eli hapettumista kuitenkin tapahtuu hyvin monessa vaiheessa. Tämä väitöstutkimus liittyy tähän tuotantovaiheen hapettumisen eli korkealämpötilakorroosion tutkimiseen.

Ruostumattomista teräksistä puhuttaessa yleisimmin tarkoitetaan austeniittisia eli kromi- ja nikkeliseosteisia teräksiä. Toinen vaihtoehto ovat kromiseosteiset ferriittiset ruostumattomat teräkset. Useamman seosaineen lisääminen nostaa teräksen kykyä vastustaa ruostumista vaativissa olosuhteissa. Tämä seosaineiden kirjo myös aiheuttaa varsinkin tuotantovaiheen aikana syntyvän hapettumiskerroksen eli hilsekerroksen kasvavaa monimutkaisuutta. Edgar Allan Poen runoa soveltaen: tällä kerroksella on myös kerroksia.

Montako kerrosta on tarpeeksi? Rakennusliike vastaa, että niin monta kuin kaupungin rakennusvalvonta myöntää plus kaksi. Teräkseen syntyvän hilsekerroksen mielestä tämä on kompakysymys, koska on sekä olosuhde- että aikasidonnaista, kuinka moneen päästään. Kerrosten määrällä voidaan tarkastella, missä vaiheessa teräksen kyky vastustaa ruostumista on heikentynyt huomattavasti. Kun tietyn hilsekerroksen muodostumisaika tietyssä olosuhteessa on löydetty, voidaan muodostaa rajoja, joiden sisällä on pysyttävä tuotantovaiheen materiaalitappioiden minimoimiseksi. Päästämättä teräksen hapetusta tiettyyn pisteeseen myös edesautetaan seuraavien prosessointivaiheiden ja lopputuotteen pinnanlaadun ja ominaisuuksien säilyvyyttä.

Väittelijä haki kaukaisessa menneisyydessä myös arkkitehdiksi. Laskutaito ja pienoismallien rakentaminen miellyttivät arvioijia, piirustustaidot eivät. Elektronimikroskooppi on osoittautunut paremmaksi piirtäjäksi. Sen avulla löydettiin eri tekijöiden vaikutuksia tietyn teräksen hilsekerroksen kasvuun ja tämän kerroksen sisältämiin komponentteihin. Esimerkiksi seostamalla hyvin pieniä pitoisuuksia booria yhteen tuotantomäärältään suurimmista austeniittisista ruostumattomista teräksistä saadaan aikaiseksi hapettumiskäyttäytyminen, joka pienentää materiaalitappiota ja edesauttaa myöhempiä prosessointivaiheita. Soveltamalla tätä tietoa käytäntöön praktiikalla on toki suora vaikutus taloudellisesti pienemmän hävikin osalta mutta myös epäsuorasti tuotteen näkökulmasta laadukkuuden mukana.