Lähikuvassa lujien terästen valmistus
To make our steel strong, Ovako takes precise control of three key factors:
Ovako varmistaa teräksensä lujuuden hallitsemalla tarkasti kolmea avaintekijää:
teräksen jäähdytys sulasta tilastaan
teräksen mikrorakenne
kemiallinen koostumus – sekä hiilen että muiden seosaineiden pitoisuus.
Teräs koostuu pääasiassa raudasta (Fe). Sulassa eli nestemäisessä tilassa, yli 1 500 °C:n lämpötiloissa, rauta-atomit pääsevät liikkumaan vapaasti. Nestemäisen metallin jäähtyessä rauta-atomien liike hidastuu. Ne alkavat pakkaantua tiiviimmin yhteen muodostaen säännöllisiä kidehiloja.
Kiteiden muodostus alkaa eri paikoissa sulaa terästä, ja kiteet kasvavat kunnes ne kohtaavat toisia, eri suuntaan kasvavia kiteitä. Tuloksena syntyvällä kiinteällä teräksellä on monikiteinen rakenne. Alueita, joissa kiteet kohtaavat, kutsutaan raerajoiksi. Yksittäiset rakeet ovat erittäin pieniä, ja niitä voidaan yleensä tarkastella vain mikroskoopilla.
Kaksi kidemuotoa
Raudan erittäin tärkeä piirre on sen kaksi eri kidemuotoa, jotka riippuvat siitä, miten atomit ovat järjestäytyneet. Pintakeskistä kuutiollista kiderakennetta kutsutaan austeniitiksi ja tilakeskistä ferriitiksi. Korkeissa lämpötiloissa rauta on austeniittisessa muodossa. Jäähtyessään kriittisen lämpötilan alapuolelle rauta muuttuu ferriittiseksi.
Two crystalline forms
Hiili antaa lujuutta
Rautakiteiden muutoksella austeniitin ja ferriitin välillä on tärkeä rooli, kun rautaan lisätään hiiliatomeja teräksen lujuuden lisäämiseksi. Korkeissa lämpötiloissa austeniitti sallii hiiliatomien sijoittua helposti joihinkin rauta-atomien välisiin tiloihin, mutta kun teräs on jäähtynyt ja muuttunut ferriitiksi, rauta-atomien väliset tilat ovat pienemmät. Kun kuuma teräs karkaistaan eli jäähdytetään erittäin nopeasti, hiiliatomit jäävät puristuksiin ferriittirakenteeseen. Tällöin syntyy omanlainen kiderakenne, joka tunnetaan nimellä martensiitti. Martensiitti on erittäin kovaa, ja sen ansiosta teräksestä voidaan tehdä niin lujaa.
Miksi dislokaatiot ovat tärkeitä
Atomitasolla yhdenkään kiteen rakenne ei ole täydellinen, vaan kidehiloihin syntyy ylimääräisiä atomitason puolikkaita, eli dislokaatioita. Ne ovat kiderakenteen viivamaisia virheitä. Kun teräkseen kohdistuu rasitusta, dislokaatiot pystyvät liukumaan helposti atomirakenteessa. Ilmiötä kutsutaan plastiseksi muodonmuutokseksi.
Why dislocations are important
At the atomic level, no crystal has a perfectly structure. Instead, we find extra half-planes of atoms that create dislocations. They create fault lines in the crystal structure. And when the steel is under stress the dislocations can move easily through the atomic structure, resulting in plastic deformation.
Blocking dislocation movement
Hiili antaa lujuutta
Rautakiteiden muutoksella austeniitin ja ferriitin välillä on tärkeä rooli, kun rautaan lisätään hiiliatomeja teräksen lujuuden lisäämiseksi. Korkeissa lämpötiloissa austeniitti sallii hiiliatomien sijoittua helposti joihinkin rauta-atomien välisiin tiloihin, mutta kun teräs on jäähtynyt ja muuttunut ferriitiksi, rauta-atomien väliset tilat ovat pienemmät. Kun kuuma teräs karkaistaan eli jäähdytetään erittäin nopeasti, hiiliatomit jäävät puristuksiin ferriittirakenteeseen. Tällöin syntyy omanlainen kiderakenne, joka tunnetaan nimellä martensiitti. Martensiitti on erittäin kovaa, ja sen ansiosta teräksestä voidaan tehdä niin lujaa.
Miksi dislokaatiot ovat tärkeitä
Atomitasolla yhdenkään kiteen rakenne ei ole täydellinen, vaan kidehiloihin syntyy ylimääräisiä atomitason puolikkaita, eli dislokaatioita. Ne ovat kiderakenteen viivamaisia virheitä. Kun teräkseen kohdistuu rasitusta, dislokaatiot pystyvät liukumaan helposti atomirakenteessa. Ilmiötä kutsutaan plastiseksi muodonmuutokseksi.
