mikrolegerte ferritt-perlitt-stål

De fleste mikrolegerte ferritt-perlitt-stål har et lavt karboninnhold på maksimalt 0,09 vektprosent og et manganinnhold på maksimalt 1,5 prosent. I tillegg er de tilsatt opp til 0,1 vektprosent av ett eller flere av mikrolegeringselementene niob, vanadium og titan.

Niob er det mikrolegeringselementet som i størst grad fremmer den kornforfiningen som oppnås ved hjelp av kontrollert valsing. Effekten er knyttet til utfelling av partikler av NbC eller Nb(C,N) som hindrer kornvekst og rekrystallisasjon i austenitten under valsing henholdsvis over og under rekrystallisasjonstemperaturen, se artikkelen kontrollert valsing.

Hvis valsingen avbrytes over rekrystallisasjonstemperaturen, vil austenitten transformere til ferritt ved kimdanning på grensene til rekrystalliserte korn, og dette gir en typisk ferrittkornstørrelse på 15–20 mikrometer som er mindre enn kornstørrelsen til alminnelige konstruksjonsstål som ikke er normalisert. Hvis varmvalsingen avsluttes under rekrystallisasjonstemperaturen, som tilfellet er ved kontrollert valsing, vil ferritten kimdannes både på grensene til flatklemte austenittkorn (pannekakekorn) og på deformasjonsstrukturen inne i austenittkornene. På grunn av det store kimdanningsarealet resulterer dette i mange og svært små ferrittkorn med en diameter i området 10-15 mikrometer.

I noen tilfeller øker man stålets sluttstyrke ved å fortsette finvalsingen inntil noe eller all austenitt er transformert til ferritt(/perlitt). Den deformerte ferritten blir da deformasjonsherdet og vil i sluttproduktet være oppdelt i mindre enheter, såkalte subkorn.

• Les mer om kontrollert valsing

På begynnelsen av 1980-tallet begynte man å spraye ståloverflaten med vann etter endt finvalsing, akselerert kjøling, for å oppnå enda mindre kornstørrelse og høyere styrke og seighet i skipsplater. Vannsprayingen kan avbrytes ved for eksempel 500 °C og etterfølges av luftkjøling for å unngå dannelse av herdestrukturer. Ved å begynne den akselererte kjølingen allerede under valsingen kan man oppnå ferrittkornstørrelser på 1–3 mikrometer i overflaten og 10 mikrometer i midten av 25 millimeter tykke plater.

Karbider og nitrider av vanadium (V₄C₃, VN) har en høy løselighet i austenitt og danner langt færre partikler under valseprosessen enn det niob gjør. Vanadium har derfor en mindre reduserende effekt på kornstørrelsen enn det niob har, men blir likevel i noen grad benyttet som kornforfiningselement. Fordi det meste av vanadiumtilsetningen forblir oppløst i austenitten i løpet av valseprosessen er imidlertid utfellingspotensialet i ferritt stort, og dette blir utnyttet til å oppnå en betydelig partikkelherding i stålet. Også utfellinger av Nb(C,N) og TiC gir et visst styrkebidrag.

Fram til midten av 1900-tallet ble høy styrke i varmvalsede konstruksjonsstål oppnådd ved å øke mengden karbon og mangan. Utviklingen av mikrolegerte ferritt-perlitt-stål startet for fullt på slutten av 1950- og begynnelsen av 1960-tallet for å produsere sveisbare stål med høy styrke og seighet til bruk i blant annet olje- og gassrørledninger. I mange år ble navnet 'mikrolegerte stål' assosiert med de mikrolegerte ferritt-perlitt-stålene.

I Mo i Rana produserte Fundia Profiler som var eid av finske Rautaruukki (senere Ruukki), skipsprofiler av niob mikrolegerte ferritt-perlitt-stål fra slutten av 1990-tallet fram til 2004 da Ruukki overtok profilverket og videreførte det under navnet Ruukki Profiler. Produksjonen av skipsprofiler fortsatte til driften ble oppgitt i 2010, og profilvalseverket ved det tidligere jernverket i Mo i Rana ble da lagt ned og revet. I de siste årene produserte profilverket også emner til vindmølleflenser av mikrolegerte ferritt-perlitt-stål.

• varmvalset stål
• mikrolegerte stål
• acikulær-ferrittiske stål
• mikrolegerte bainittstål
• mikrolegerte martensittstål