Väittelijä
Tekniikan lisensiaatti Risto Laitinen

Tiedekunta ja laitos
Teknillinen tiedekunta, konetekniikan osasto
08 553 2140

Oppiaine
metallurgia

Väitöstilaisuus
4.3.2006 klo 12

Väitöstilaisuuden paikka
Linnanmaa, Raahensali (L10)

Aihe
Improvement of weld HAZ toughness at low heat input by controlling the distribution of M-A constituents

Matalalla lämmöntuonnilla hitsatun liitoksen muutosvyöhykkeen sitkeyden parantaminen kontrolloimalla M-A -saarekkeiden jakautumista

Vastaväittäjät
Professori Risto Karppi, VTT Tuotteet ja Tuotanto, Espoo ja
Ph.D. Casper van der Eijk, SINTEF Materials and Chemistry, Trondheim

Kustos
Professori Pentti Karjalainen

Väitöskirja

Matalalla lämmöntuonnilla hitsatun liitoksen muutosvyöhykkeen sitkeyden parantaminen kontrolloimalla paikallisten hauraiden (M-A-saarekkeet) mikrorakenteiden jakautumista

Matalaa lämmöntuontia käyttäen tehdyn hitsauksen vaikutus liitoksen ominaisuuksiin on usein jäänyt vähälle huomiolle. Kuitenkin sen monet sovellutukset mm. korjaushitsauksessa, kapearailohitsauksessa, useissa hitsauksen menetelmäkokeissa ja vähitellen yleistyvässä sädehitsauksessa (elektronisuihku-, laser- ja laserhybridihitsaus) ovat osoittaneet sen keskeisen merkityksen optimaalisten lujuus- ja sitkeysominaisuuksien saavuttamisessa ja hitsauksen aiheuttamien muodonmuutosten pienentämisessä.

Viime vuosien tutkimukset ovat osoittaneet, että nykyaikaisten nopeutetusti jäähdytettyjen terästen matalalla lämmöntuonnilla hitsatuissa liitoksissa murtuminen keskittyy hitsin ulkopuolelle ns. muutosvyöhykkeen ja perusaineen rajalle. Tämä on vastoin yleistä korkeamman lämmöntuonnin hitsauksen perusteella luotua käsitystä, minkä mukaan murtuminen tapahtuu hitsin vieressä liitoksen karkearakeisessa vyöhykkeessä, missä rakeenkasvu on pääasiallinen sitkeyttä heikentävä tekijä.

Tämän tutkimuksen tulokset osoittavat selkeästi, että titaanin käyttö teräksen tiivistykseen (hapen sitomiseen) alumiinin sijasta ja niobimikroseostuksen korvaaminen kupari- ja nikkeliseostuksella parantaa nopeutettua jäähdytystä käyttäen valmistettujen terästen hitsiliitoksen kriittisimpien vyöhykkeiden sitkeyttä matalan lämmöntuonnin hitsauksessa. Sitkeyden paraneminen saavutetaan hienorakeisella mikrorakenteella ja sitkeyttä heikentävien paikallisten hauraiden (M-A -saarekkeet) mikrorakenteiden tasaisella jakautumisella rakeiden väliin toisin kuin aikaisemmissa perinteisten kuumavalssattujen ja normalisoitujen terästen tutkimuksissa esille tulleella paikallisten hauraiden mikrorakenteiden määrän rajoittamisella.