Karkaistujen matalahiilisten martensiittisten ja osittain martensiittisten terästen transitiolämpötilaan vaikuttavista tekijöistä

Väitöstyössä kehitettiin menetelmiä ultralujien terästen sitkeyden transitiolämpötilojen arvioimiseksi ja tutkittiin niihin vaikuttavia tekijöitä. Näitä transitiolämpötiloja, joiden alapuolella teräksen käyttäytymisen katsotaan olevan haurasta, käytetään suunnittelussa arvioitaessa, miten matalassa lämpötilassa tietyn lujuista terästä voidaan käyttää vaarantamatta rakenteen turvallisuutta.

Useissa suunnitteluohjeissa ja -standardeissa käytetään iskusitkeyteen perustuvaa kaavaa rakenteen eheyden kannalta olennaisen murtumissitkeyden transitiolämpötilan arvioimiseksi, koska tämän määrittäminen voi tietyissä olosuhteissa olla jopa mahdotonta. Tulokset kuitenkin osoittavat tutkittujen karkaistujen terästen iskusitkeyden ja murtumissitkeyden transitiolämpötilojen välisen korrelaation poikkeavan totutusta. Esitettyjen työkalujen avulla näitä ohjeita voidaan ehdottaa laajennettavan siten, että ne sallisivat myötölujuudeltaan myös tutkimusmateriaalien kaltaisten terästen käytön ko. ohjeiden alaisissa kantavissa rakenteissa.

Tutkimuksessa havaittiin raekokojakauman suurimpien rakeiden olevan haurasmurtuman kannalta rakenteen heikoin lenkki, erityisesti, jos niiden yhteydestä löytyy joku sitkeydelle haitallinen teräksen sisältämä kookas sulkeuma. Tehokkain keino pienentää näiden karkeimpien rakeiden kokoa ja erityisten haurasmurtumatasojen osuutta on teräksen mahdollisimman voimakas valssaus sopivan matalissa lämpötiloissa. Lisäksi osoitettiin ensimmäistä kertaa vedyn voivan haurastuttaa terästä myös matalissa lämpötiloissa 0 celsiusasteen alapuolella, kun yleisesti vetyhaurauden ajatellaan rajoittuvan korkeampiin, huoneenlämpötilaa lähellä oleviin lämpötiloihin. Täten teräksen vetypitoisuuden minimointi on erityisen tärkeää myös arktisia olosuhteita ajatellen.