acikulær ferritt – Store norske leksikon

Acikulær ferritt er en herdestruktur i stål. Mikrostrukturen består av et nettverk av korte bainittnåler dannet ved omvandling av austenitt under visse betingelser, og er karakterisert ved høy styrke og seighet og en lav omslagstemperatur. Den høye seigheten skyldes at en sprekk har vanskelig å vokse i den fine og brokete nålestrukturen fordi den må passere et stort antall grenseflater.

Faktaboks

Også kjent som: nåleferritt.

Acikulær ferritt kan kimdannes på to ulike måter, enten på en fin, deformert austenittstruktur eller på ikke-metalliske inneslutninger (partikler) inne i grove austenittkorn. De to typene kimdanning fører til noe ulik mikrostruktur, men begge typene acikulær ferritt utnyttes i acikulær-ferrittiske stål.

På grunn av sin lave omslagstemperatur er acikulær ferritt en attraktiv mikrostruktur i stål som brukes i kalde omgivelser, for eksempel i olje- og gassrørledninger. Andre anvendelser er i trykktanker, kraner, broer, landkjøretøyer og sterke komponenter i fly, i noen tilfeller knyttet til at acikulær ferritt-stål oppnår en betydelig styrkeøkning i forbindelse med kaldforming. Kimdanning av acikulær ferritt på inneslutninger har i mange år blitt utnyttet til å oppnå seige sveiseforbindelser, og i tillegg til å utvikle smilegeringer med høy styrke og seighet.

Kimdanning på deformasjonsstruktur

Kimdanning på deformasjonsstrukturer skjer som regel etter kontrollert valsing (men også smiing) av et mikrolegert stål. Stålene oppnår en meget finkornet og kraftig deformert austenittstruktur etter endt formeprosess. Under etterfølgende kontinuerlig avkjøling kimdannes bainittnålene på grensene til flatklemte austenittkorn og intragranulært på deformasjonsstrukturen inni kornene. Nålenes dimensjoner er i området 1–10 mikrometer, og de har en tilfeldig orientering og en irregulær form, så strukturen framtrer nærmest som kaotisk. Dannelse av ferritt og perlitt forut for kimdanningen av acikulær ferritt undertrykkes enten ved at stålene er tilsatt elementer som øker herdbarheten, eller ved økt avkjølingshastighet gjennom det temperaturområdet hvor ferritt og perlitt dannes.

Kimdanning på inneslutninger

Betydningen av austenittkornstørrelsen for kimdanningen av acikulær ferritt på inneslutninger. Er kornene for små, dannes i stedet bainitt på austenittkorngrensene.

Kilde:
H. K. D. H. Bhadeshia: ‘Bainite is steels’; 1992, London, The Institute of Materials.

Acikulær ferritt på inneslutninger

Av H. K. D. H. Bhadeshia.

Lisens: CC BY NC ND 4.0

Kimdanning på inneslutninger skjer intragranulært på tett fordelte oksid- og sulfidpartikler i grovkornet austenitt. Under kontinuerlig avkjøling vokser bainittnåler i veldefinerte retninger ut fra hver enkelt partikkel, nesten i stjerneform, og lange bainittnåler unngås fordi nålene begrenser hverandres vekst. Nye nåler vokser også ut fra eksisterende nåler. Nålene har en lengde på 5–15 mikrometer og en bredde på 1–3 mikrometer. Denne mikrostrukturen er litt mer strukturert enn den uryddige, nesten kaotiske, strukturen som dannes fra en deformert austenittstruktur, men felles for de to er den stadige endringen i nålenes orientering. (Mikrostrukturen til vanlig bainitt består av pakker (grupper) med tilnærmet parallelt orienterte plater/staver.)

En effektiv kimdanning på inneslutninger krever at disse eksisterer i et stort antall, har visse kritiske egenskaper og en passende størrelse (omkring 1 mikrometer). Dette oppnås ved opplegering med elementer som forbinder seg med forurensninger i stålet som oksygen, nitrogen og svovel når stålet deoksideres eller avsvovles. Det har vist seg at inneslutninger av titanoksid og titannitrid som fås ved å deoksidere med titan, virker meget positivt på kimdanningen av acikulær ferritt. Andre gunstige partikler kan bestå av blandinger av ulike oksider og sulfider, for eksempel titan- og aluminiumoksid og mangan- og ceriumsulfid.

Historikk

Betydningen av acikulær-ferritt for å oppnå en optimal kombinasjon av styrke og seighet i stål ble oppdaget i siste halvdel av 1970-tallet.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.

Du må være logget inn for å kommentere.

Fagansvarlig for Stål og andre jernlegeringer

Jan Ketil Solberg

Professor emeritus, NTNU – Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet