acikulær-ferrittiske stål

Mikrolegerte acikulær-ferrittiske stål har enten et meget lavt karboninnhold (typisk 0,06 vektprosent) eller et medium karboninnhold (smistål), og de er tilsatt mikrolegeringselementer. De inneholder som regel noe mer mangan enn enkelte andre mikrolegerte stål (for eksempel to prosent) og ofte noe molybden (for eksempel 0,4 prosent). Begge disse elementene øker herdbarheten og forsinker omvandlingen av austenitt til ferritt og perlitt.

Det viktigste mikrolegeringselementet er niob (typisk 0,06 prosent) som medfører at stålet etter endt kontrollert valsing (grovvalsing og finvalsing) består av en finkornet deformert austenitt. Austenittkornene er flatklemte og inneholder deformasjon i form av bånd som deler dem opp i mindre enheter. Som regel blir stålet luftavkjølt etter endt valsing, og på grunn av den økte tilsetningen av herdbarhetsøkende elementer vil austenitten ikke omdannes til ferritt og perlitt, men til bainitt. Bainitten kimdannes både på grensene til de flatklemte austenittkornene og på kornenes indre deformasjonsstruktur. Bainittnålene vokser til de støter sammen med andre nåler, og de blir derfor meget korte slik at mikrostrukturen blir bestående av korte nåleformede korn (nåleferritt) med dimensjoner 1–10 mikrometer. Nålene er tilfeldig orientert i motsetning til i vanlig bainitt som består av pakker (grupper) med omtrent parallelt orienterte plater/staver (som er mye lengre enn nåleferritten). Nåleferritten er noe oppblandet med små øyer av martensitt.

Hvis et stål ikke inneholder tilstrekkelig med herdbarhetsøkende elementer, kan acikulær ferritt oppnås ved å avkjøle stålet med vann etter valsingen (akselerert kjøling).

Intragranulær kimdanning av acikulær ferritt på ikke-metalliske inneslutninger inne i austenittkorn ble først utnyttet for å oppnå høy seighet i sveisemetall (tilsettmateriale) av lavlegert stål. Under rask avkjøling etter sveising vokser bainittnåler ut i veldefinerte retninger fra hver enkelt inneslutning og danner et fint nettverk av nåler som gjør at slike sveisemetall får en høy seighet. Sveiseavsett som ikke inneholder tilsvarende inneslutninger, har en langt mindre seighet fordi under den raske avkjølingen etter sveising transformeres den grove austenitten i slike avsett til en grov herdestruktur kimdannet på austenittkorngrenser.

Ikke bare sveisemetall, men også vanlige stållegeringer kan produseres med en grunnmasse som inneholder ikke-metalliske inneslutninger som er gunstige for kimdanning av acikulær ferritt. Når slike legeringer sveises, vil man oppnå en høy seighet i den grovkornede varmepåvirkede sonen like utenfor selve sveisen ved at acikulær ferritt kimdannes på disse inneslutningene. Dermed unngår man at det dannes sprø herdestrukturer ut fra austenittkorngrensene i denne sonen.

Ikke-metalliske inneslutninger kan også utnyttes til å kontrollere utviklingen av mikrostrukturen i et stål slik at acikulær-ferrittiske stål med en nåleferrittisk grunnmasse kan produseres. Dette er gjort for ulike typer smistål, for eksempel lavkarbon karbon-mangan-stål og mediumkarbon mikrolegerte stål. Nåleferritten kimdannes på inneslutningene enten under kontinuerlig kjøling fra høy austenitt-temperatur eller isotermt ved å overføre det austenittiserte stålet til et saltbad med en temperatur som gir omvandling til acikulær ferritt (for eksempel 450 °C). En høy austenitt-temperatur er nødvendig for å sikre en grovkornet austenitt som minimerer kimdanning av andre strukturelementer på austenittkorngrensene.

Utviklingen av acikulær-ferrittiske stål begynte på slutten av 1970-tallet.

• acikulær ferritt
• mikrolegerte ferritt-perlitt-stål
• mikrolegerte bainittstål
• mikrolegerte martensittstål