Sinkittyjen ohutlevyterästen vanhenemis- ja lämpölujittumisindeksien määrittäminen

Abstract

Opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää Ruukki Metals Oy:n valmistaman 12 teräslajin lämpölujittumiskyky ja taipumus myötövanhenemiseen. Lämpölujittuvia teräksiä käytetään autoteollisuudessa esimerkiksi autojen korien valmistuksessa. Lämpölujittuminen on ilmiö, jossa kylmämuokatun teräksen lujuus kasvaa korotetussa lämpötilassa pitämisen seurauksena. Myötövanhenemisessa teräs lujittuu normaalilämpötilassa esimerkiksi varastoinnin aikana. Myötövanheneminen vaikeuttaa kylmämuokkausta. Käyttökelpoisen teräksen lämpölujittumiskyvyn on oltava riittävä, eikä sillä tulisi olla taipumusta myötövanhenemiseen. Lämpölujittumisen ja myötövanhenemisen selvittämiseksi koemateriaaleille määritettiin indeksit AI (Ageing Index) ja BH2 (Bake Hardening). BH2-indeksin määrityksessä mallinnettiin kylmämuokkauksen ja lämpökäsittelyn avulla tuotantolinjan vaiheita. AI-indeksin määrityksessä mahdollinen myötövanhenemistaipumus tuotiin esille keittämällä koemateriaaleista valmistettuja vetosauvoja 30 minuuttia. Muutokset materiaalien ominaisuuksissa todettiin vetokokeiden avulla. Päätuloksina saatiin määritettyä kaikille materiaaleille BH2-indeksit ja lähes kaikille materiaaleille AI-indeksit. Koemateriaalit myös jaettiin niiden lujuuden mukaan kolmeen ryhmään, ja kustakin ryhmästä valittiin myötövanhenemis- ja lämpölujittumisominaisuuksien perusteella käyttökelpoisin materiaali. Tulosten perusteella voidaan vertailla teräslajien ominaisuuksia ja niiden soveltuvuutta eri käyttötarkoituksiin.

The aim of the engineering project was to determine the bake hardening and strain aging properties of 12 steel grades manufactured by Ruukki Metals Oy. Bake hardening steels are used in the automotive industry, for example in car bodies. Bake hardening is a phenomenon where the strength of a steel increases as a result of exposure to elevated temperature. In strain aging, steel hardens in normal temperatures, for example during storage. Strain aging causes problems in cold forming of steels. Bake hardening is a desired propensity in the tested steels, strain aging is not. Aging index (AI) and bake hardening index (BH2) were determined for each of the test materials in order to explore and compare their bake hardening and strain aging properties. Certain stages of a factory manufacturing line were mimicked by means of cold forming and heat treatment to determine the bake hardening index. In order to determine the aging index, strain aging was accelerated by boiling specimens in water for 30 minutes. Changes in the properties of the test materials were determined with tensile tests. As the main results of the project, bake hardening index was determined for all the test materials and aging index was determined for almost all of them. The test materials were also divided in three groups according to their strength, and from each group the material with the most desired bake hardening and strain aging behaviour was chosen. The data acquired during the engineering project makes it possible to compare the tested materials and their suitability for different applications.