Mikrolegeringselementene niob, vanadium og titan er sterke karbid- og nitriddannende elementer og fører til utfelling av karbid-, karbonitrid- og nitridpartikler, avhengig av om stålet inneholder nitrogen eller ikke. Det er disse partiklene som er årsak til stålenes gode egenskaper. Små partikler av titannitrid, TiN, dannes ved høye temperaturer under utstøpingen av stålet fordi kombinasjonen av titan og nitrogen har svært liten løselighet i stål. Andre partikler felles ut i austenitten under varmvalseprosessen eller i ferritten under den etterfølgende avkjølingen: NbC, Nb(C,N), VC (eller V4C3), VN og TiC. I legeringer som inneholder flere mikrolegeringselementer, kan blandingspartikler dannes, for eksempel (Ti,Nb)(C,N). I aliminiumtettede stål vil også små partikler av aluminiumnitrid, AlN, forekomme.
Mikrolegeringspartiklene har en dobbel funksjon. De bidrar både til en forfining av stålenes mikrostruktur, noe som øker stålenes styrke og seighet, og til en økning av deres styrke gjennom partikkelherding. En forfining av mikrostrukturen oppnås helst ved tilsetning av niob, men også vanadium blir brukt til dette formålet. Når temperaturen synker under valsingen, vil partikler av niob, eventuelt vanadium, felles ut og bremse veksten av rekrystalliserte austenittkorn fordi partiklene pinner fast korngrensene. Ved enda lavere valsetemperaturer vil partiklene hindre rekrystallisasjon av de deformerte austenittkornene slik at mikrostrukturen etter avsluttet valsing (kontrollert valsing) består av små flatklemte austenittkorn som er fylt med deformasjon i form av bånd som deler opp kornene i mindre enheter.
Under avkjølingen etter endt varmvalsing transformeres austenitten til ferritt, og ferritten (kim)dannes da på både korngrenser og deformasjonsbånd i austenitten. Dette gir et stort kimdanningsareal slik at mange kim dannes, og den resulterende mikrostrukturen blir meget fin, noe som gir styrke og seighet.
Mikrolegeringselementene kan gi et betydelig styrkebidrag i form av partikkelherding i stål med en ferrittisk-perlittisk mikrostruktur. Grunnen er at disse elementene har ekstrem liten løselighet i ferritt, og gjenværende løste elementer etter varmvalsingen vil kunne felles ut i ferritten som små partikler, for eksempel i forbindelse med at austenitten omvandles til ferritt eller under etterfølgende kveiling av stålet.
Karbider/-karbonitrider av niob har langt mindre løselighet i austenitt enn det karbider/nitrider av vanadium har. Det dannes derfor flere partikler av niob enn av vanadium under valseprosessen. Av denne grunn er niob det mikrolegeringselementet som mest effektivt hindrer kornvekst og rekrystallisasjon i austenitten. Av samme grunn vil det være tilgjengelig mer vanadium enn niob til å felle ut partikler i ferritten, og vanadium blir derfor mye utnyttet til å oppnå partikkelherding.
Nitridpartikler av titan er meget temperaturstabile, og de har derfor en viktig rolle ved at de hindrer austenittkornvekst både under den glødingen som må gjøres forut for varmvalsingen for å løse opp grove støpepartikler av karbonitrid, og ved senere sveising. Dette er viktig for seigheten og styrken til selve stålet og til den varmepåvirkede sonen rundt sveiser. Både TiN og AlN blir også utnyttet til å bremse kornvekst under selve varmvalseprosessen.
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.