Valu- ja kuumavalssausparametrien vaikutus pinnan juovaisuuteen stabiloiduissa ferriittisissä ruostumattomissa teräksissä

Ohutlevyyn muovauksen aikana syntyvä valssaussuuntainen juovaisuus, ns. ridging-pintavika, heikentää ferriittisen ruostumattoman teräksen pinnanlaatua. Tämän väitöstutkimuksen aiheena oli teräksen valmistukseen liittyvien tekijöiden vaikutus kyseisen pintavian voimakkuuteen niobilla ja titaanilla stabiloiduissa ferriittisissä ruostumattomissa teräksissä.
Työssä kehitettiin menetelmä juovaisuuden voimakkuuden mittaamiseen, selvitettiin kalsiumseostuksen ja elektromagneettisen sekoituksen (EMS) vaikutus valuaihion rakenteeseen, kuumavalssauksen lopetuslämpötilan vaikutus mikrotekstuuriin sekä edellä mainittujen tekijöiden vaikutus pintavian voimakkuuteen. Työssä kehitettiin myös malli mikrotekstuurin ja juovaisuuden väliselle yhteydelle.
Tulokset osoittivat, että ilman kalsiumseostusta ja EMS:sta valetun aihion rakenne on täysin tasa-aksiaalinen. Tällöin valssatun ja hehkutetun lopputuotteen alttius juovaisuuden syntymiseen on vähäinen. Alttius on niin ikään vähäinen, jos seostetun kalsiumin määrä on pieni ja EMS on käytössä. Kalsiumin määrän tarkka kontrollointi on kuitenkin vaikeaa ja kalsiumpitoisuuden nousu voi aiheuttaa pylväskiteisen valurakenteen ja voimakkaamman juovaisuuden myös EMS:stä käytettäessä. Korkeammalla kalsiumseostuksella ilman EMS:stä muovauksessa syntyvän juovaisuuden voimakkuus oli suurin kaikista tutkituista tapauksista. Kuumavalssauksen lopetuslämpötilan alentaminen 810 °C:een kuitenkin lisää rekristallisaatioastetta hehkutetussa kuumanauhassa, mikä puolestaan rikkoo valussa syntyneen tekstuurin. Tuloksena on lopputuote, joka on käytännössä vapaa juovaisuudesta.
Juovaisuuden syntymekanismin ymmärtämiseksi makrotekstuurin muodostumista yksiaksiaalisessa vedossa tutkittiin koesarjalla, jossa erilaisen juovaisuusalttiuden omaavia näytteitä vedettiin 15 % venymään valssaussuunnassa ja kohtisuorassa valssaussuuntaa vastaan. Makrotekstuurin ei havaittu korreloivan juovaisuusalttiuden kanssa. Takaisinsironneiden elektronien diffraktiota käyttäen tutkittiin mikrotekstuuria kahdesta näytteestä, joissa oli samanlainen makrotekstuuri mutta erilainen alttius pintavikaan. Alhaisen r-arvon omaavien rakeiden muodostamien klustereiden todettiin altistavan materiaalin juovaisuudelle, mikä todennettiin laskemalla levyn pinnan juovaisuusprofiili rakeiden orientaatioiden avulla.