Förstasida | Sök | In English

Luleå tekniska universitet

Civilingenjörsprogrammet Materialteknik (EEIGM) / 2003:186
TITEL
Materialkarakterisering av ultrahöghållfasta stål

FöRFATTARE
Richnau, Kerstin

DATUM
2003-06-02

INSTITUTION
Tillämpad fysik, maskin- och materialteknik / Materialteknik

SAMMANFATTNING
LuCoil Steel tillverkar kallvalsade ultrahöghållfasta stål. Valsningen utförs i ett sendzimirvalsverk vilket gör det möjligt att valsa plåten till mycket tunna tjocklekar med god precision och snäva toleranser. Inom dagens industri är utvecklingen av ett tunt ultrahöghållfast stål av stor betydelse eftersom det spar både vikt och pengar. För att få en bättre kännedom om de ultrahöghållfasta stålen har en materialkarakterisering gjorts på några av LuCoils stålsorter. Syftet är att studera hur materialegenskaper och mikrostruktur förändras när det sker en påvalsning av stålen.

Materialkarakteriseringen har utförts genom mikroskopstudier i optiskt mikroskop och i svepelektronmikroskop. Genom dragprov har sträckgräns, brottgräns och förlängning kunnat bestämmas. Vidare har hårdhetsmätningar och formbarhetsgränskurvor utförts. De provmaterial som använts till försöken är obelagda samt zink och aluzinkbelagda låglegerade ultrahöghållfasta stål.

Resultaten från mikroskopstudierna visar att materialen får en mer utdragen struktur med ökad reduktion. Kornen blir mindre och plattare. Beroende på vad materialen hade för mikrostruktur från början får en del material en mer utspridd och finkornig struktur medan andra endast får en utdragen struktur. Zinkskiktet på den zinkbelagda plåten minskar i tjocklek samtidigt som skiktet också blir hårdare. De från början kolumnära zinkkornen blir tillplattade och lägger sig snett i strukturen. Det finns stora variationer i tjockleken på skiktet både på råmaterialet och på de valsade materialen.

Resultaten från dragprovningen visar att brottgräns och sträckgräns ökar samtidigt som förlängningen minskar med ökad reduktion. Det finns en viss anisotropi i materialen, dvs. skillnader i egenskaper mellan längs och tvärs valsriktning. Beroende på de olika materialens mikrostruktur erhålls olika beteenden när det sker en påvalsning av plåten. Skillnaden mellan brottgräns och sträckgräns minskar med ökad reduktion. Skillnaden mellan längs och tvärs valsriktning minskar, ökar eller hålls konstant med ökad reduktion.

Resultaten från hårdhetsmätningarna visar att hårdheten ökar med ökad reduktion.

Resultaten från formbarhetsgränskurvorna visar att formbarheten minskar med ökad reduktion.

Ovan angivna förändringarna i de mekaniska egenskaperna kan förklaras utifrån materialens olika kristall- och mikrostrukturer samt härdningsmekanismer. Då plåten kallvalsas sker en deformationshärdning i stålet. På grund av den plastiska deformationen ökar antalet dislokationer vilket medför att dislokationsrörligheten minskar. Stålet får ökad hållfasthet, blir hårdare samt svårare att deformera.

Vidare visar undersökningen att kornstorleken också har betydelse för härdningsmekanismen. Med ökad reduktion blir kornen mindre och plattare. Detta får till följd att det sker en korngränshärdning i materialet. Sträckgränsen ökar med minskad kornstorlek enligt Hall-Petch samband.

Ett mikrolegerat stål får dessutom ökad hållfasthet genom lösningshärdning och utskiljningshärdning och ett martensitiskt stål får sin styrka genom martensitbildning.

Zinkskiktet har troligtvis härdats genom tvillingbildning men en annan förklaring är att stålet haft inverkan på hårdhetsmätningen på grund av att skiktet på sina ställen är mycket tunt.

ISSN 1402-1617 / ISRN LTU-EX--03/186--SE / NR 2003:186

Förstasida | Sök | Universitetet | Biblioteket


Till biblioteket
LULEÅ UNIVERSITETSBIBLIOTEK