14 • OHUTLEVY 2026 www.ohutlevy.com Tampereen yliopistolla on tutkittu kahdessa peräkkäisessä Business Finlandin rahoittamassa tutkimuksessa jäännöspitoisuuksien vaikutusta ohutlevyteräksiin ja niiden ominaisuuksiin. Tutkimuksen taustalla ovat raakaraudan valmistusteknologian muutokset, masuuniteknologiasta luopuminen ja romun käytön lisääntyminen teräksen valmistuksessa. Tampereen yliopiston projektit ovat olleet osana laajoja Oulun yliopiston koordinoimia FOSSA1 ja FOSSA2 (Fossil Free Steel Applications) -projekteja. Ensimmäisessä vaiheessa tutkittiin romuperäisten jäännöspitoisuuksien, erityisesti kuparin ja tinan, vaikutusta monifaasiteräksissä ja muovattavissa DC01-/DX51-teräksissä. Tutkimuksessa todettiin kuparin lisäävän muovattavien terästen ominaisuushajontaa mutta niin vähän, että pysyttiin selkeästi standardin määrittämissä rajoissa. Näistä tuloksista raportoitiin mm. Ohutlevy-lehdessä 1/2023 /1/ ja IDDRG:n Luulajan konferenssissa /6/. Tämän jälkeen jatkettiin jäännöspitoisuuksien vaikutuksen tutkimista monifaasiteräksissä ja pohdittiin, onko valmistusprosessin muutoksilla mahdollista välttää mahdolliset ominaisuusmuutokset. Tavoitteena oli selvittää rekristallisaatiohehkutuksen kuumennusnopeuden vaikutus kuparin ja tinan suotautumiseen kaksifaasi (DP, Dual Phase) ja keskimangaaniteräksissä (MMn). Niihin lisättiin 0.3 % Cu, 0.6 % Cu ja/tai 0.1 % Sn. MMn -teräkset olivat ns. Q&P-käsiteltyjä, eli ne karkaistiin kylmävalssauksen jälkeisen hehkutuksen lopuksi hiukan martensiitin muodostumislämpötilan (Ms) alapuolelle. Lyhyen hetken jälkeen tehtiin austeniitin stabilointi hiukan Ms-lämpötilan yläpuolella tai juuri sen alapuolella ennen nopeaa jäähdytystä huoneenlämpötilaan. Tavoitteena tällä prosessilla on maksimoida jäännösausteniitin määrä sekä optimoida sen morfologia ja siten parantaa muovattavuutta /2/. Vaikutus ominaisuuksiin ja mikrorakenteeseen Kuumennusnopeuden suurentaminen nosti hiukan lujuutta kaikissa tutkituissa koostumuksissa. Syynä tähän oli odotettu raekoon hienontuminen verrattuna hitaasti kuumennettuihin näytteisiin. Yllättävää oli se, ettei nopeampi kuumennus lisännyt mikrorakenteen nauhamaisuutta. Nopeassa kuumennuksessa faasimuutos ehtii tapahtua ennen rekristallisaatiota, minkä oletettiin lisäävän mikrorakenteen nauhamaisuutta ja vaikuttavan negatiivisesti muovattavuuteen. Etukäteen tiedettiin, että kupari laskee faasimuutoslämpötiloja ja hidastaa sementiitin muodostumista lisäten siten sekä valmiin teräksen lujuutta. Tulosten perusteella vasta 0.6 % Cu vaikutti merkittävästi mekaanisiin ominaisuuksiin. Tinalla ei havaittu olevan mitään vaikutusta mekaanisiin ominaisuuksiin. Näytteiden pienen koon vuoksi, muovattavuutta tutkittiin vertaamalla paikallista ja yleistä (globaalia) muovattavuutta (local/global formability /3/), tulokset on esitetty kuvassa 1 /4/. Kuvasta nähdään, että kuparia sisältävä koostumus (Lab2) poikkeaa hiukan tinaa (Lab1) ja ilman jäännöspitoisuuksia (Ref) olleista näytteistä globaalin muovattavuuden suuntaan. Käytännössä tämä tarkoittaa hiukan parempaa venytysmuovattavuutta, mutta mahdollisesti hiukan heikompaa leikatun reunan sitkeyttä. Epäpuhtauksina esiintyvien kuparin ja tinan vaikutus monifaasiterästen ominaisuuksiin KUVA 1. Tutkittujen terästen muovattavuus, Lab1 sisältää 0.1 % Sn, Lab2 0.6 % Cu ja Ref, ei jäännöspitoisuuksia /4/. Q&P-käsitellyt keskimangaaniteräkset myötövanhenivat voimakkaasti, kun niiden hehkutuslämpötila oli hiukan A1-lämpötilan yläpuolella, eli kun jäännösausteniitin määrä jäi matalahkoksi. Jännitys-venymäkäyrässä myötövanheneminen näkyi kahdella eri tavalla; tyypillisenä sahalaitaisena epäjatkuvana myötämisenä (kirjallisuudessa luokiteltu A-tyypiksi), mutta myös porrasmaisina epäjatkuvuuksina (D-tyyppi) (kuva 2) /5/. Myötövanhenemisesta päästiin eroon, kun hehkutuslämpötilaa nostettiin. Synkotronissa tehtyjen tutkimusten perusteella jäännösausteniitin martensiittimuutos on vaikuttamassa D-tyypin epäjatkuvuuksien muodostumiseen. Mikrorakenne oli Q&P-käsittelyjen jälkeen näille teräksille tyypillinen, eli jäännösausteniitti oli ohuina kalvoina martensiittisäleiden välissä. Cu ja Sn suotautumista tutkittaessa jouduttiin käyttämään jäännöspitoisuuksien pienen määrän vuoksi järeitä analyysimenetelmiä, kuten läpivalaisuelektronimikroskopiaa (TEM+EELS) ja APT:a (Atom Probe Tomography).
RkJQdWJsaXNoZXIy MjU0MzgwNw==