Reversiokäsiteltyjen matalanikkelisten, korkeamangaanisten austeniittisten ruostumattomien terästen mikrorakenne ja ominaisuudet

Väitöstyössä tutkittiin runsaasti mangaania ja vähän nikkeliä sisältävän austeniittisen ruostumattoman teräksen kylmämuokkausta ja sen jälkeistä hehkutusta raekoon hienontamiseksi ja näin erinomaisten mekaanisten ominaisuuksien saavuttamiseksi. Raekokoa hienontamalla teräksen lujuus-sitkeysominaisuusyhdistelmää voidaan parantaa huomattavasti, ilman ylimääräisiä tuotantokustannuksia.

Austeniittisia ruostumattomia teräksiä käytetään laajalti sovelluksissa, jotka vaativat hyvää sitkeyttä ja muovattavuutta. Esimerkkinä sovelluskohteista ovat ruokailuvälineet. Austeniittisten ruostumattomien terästen myötölujuus on kuitenkin alhainen rajoittaen niiden konstruktiivista käyttöä. Kylmämuokkauksen aikana tällaiseen teräkseen muodostuu martensiittia. Kylmämuokkauksen jälkeisessä hehkutuksessa martensiitti palautuu eli reversoituu takaisin austeniitiksi, jolloin sen raekoko muodostuu erittäin hienoksi. Tällöin myös teräksen myötölujuus kasvaa merkittävästi alkuperäiseen verrattuna ja sitkeysominaisuudet säilyvät hyvinä. Näin ollen teräksen käyttöä pystytään lisäämään erilaisissa lujuutta edellyttävissä sovelluskohteissa.

Väitöstyössä perehdyttiin martensiitin muodostumiseen austeniittiseen rakenteeseen kylmämuokkauksen aikana. Havaittiin, että martensiitin ydintymispaikat ja -nopeus vaihtelivat monimutkaisella tavalla austeniitin raekoosta riippuen. Martensiitin reversoitumista erilaisissa hehkutusolosuhteissa ja saatua raerakennetta tutkittiin yksityiskohtaisesti elektronioptisin menetelmin. Tämän lisäksi osoitettiin olosuhteet tasaisen raekoon saamiselle.

Väitöstyössä tutkittiin myös niobiseostuksen vaikutusta teräksen reversio-käsittelyssä saataviin mikrorakenteisiin ja mekaanisiin ominaisuuksiin. Sekä kokeellisesti että mallintamalla havaittiin, että jo 0.28 p-% niobiseostuksella pystytään tehokkaasti estämään rakeenkasvua korkealämpötilan (1000 °C) ja pitkän ajan (1000 s) hehkutuksessa. Tämä mahdollistaa laajemman prosessi-ikkunan tällaisen hienorakeisen teräksen tuotannossa ja erityisesti sen hehkutuskäsittelyssä.