The effect of microstructure on the mechanical properties of wear resistant steels

• Main Author: Hautamäki, I. (Ilona)
• Format: Dissertation
• Language: English
• Published: University of Oulu 2017
• Subjects: Mechanical Engineering
• Online Access: http://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-201705041682; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:fi:oulu-201705041682

Abstract The effect of microstructure on the mechanical properties of thermomechanically rolled and direct quenched wear resistant steel plates was investigated. The prior austenite morphology and transformed microstructure was studied and compared to tensile properties, impact toughness, hardness and bendability. Also, the effect of inclusion structure and texture on the mechanical properties was investigated. Decreasing the finishing rolling temperature increased the level of austenite pancaking. Centerlines of samples consisted mainly of auto-tempered martensite. With lower finishing rolling temperatures and higher reductions in the non-recrystallization regime the formation of polygonal ferrite and bainite increased at the subsurface layers. Lowering the finishing rolling temperature increased the intensity of {554} texture component at the centerline and {112} shear texture component at the subsurface layers. The impact toughness and strength were observed to increase with increasing austenite pancaking in mostly martensitic specimens. High fraction of polygonal ferrite seemed to have a detrimental effect on strength and impact toughness. Impact toughness is also impaired by the presence of coarse inclusions. Homogeneous, mostly martensitic microstructure through thickness seemed to ensure good bendability. Inhomogeneous, highly ferritic microstructure or structure with an intense {112} shear texture component in the subsurface layers combined with elongated MA islands near the surface resulted in the highest minimum bending radiuses. === Mikrorakenteen vaikutus kulutusterästen mekaanisiin ominaisuuksiin Tiivistelmä Työssä tutkittiin mikrorakenteen vaikutusta termomekaanisesti valssattujen ja suorasammutettujen kulutusteräslevyjen mekaanisiin ominaisuuksiin. Perinnäisen austeniitin morfologiaa sekä lopullista mikrorakennetta verrattiin vetokokeista, iskusitkeyskokeista, kovuusmittauksista ja särmäyskokeista saatuihin tuloksiin. Myös näytteiden sulkeumarakenteet sekä tekstuurit mitattiin, ja niitä verrattiin mekaanisiin ominaisuuksiin. Austeniitin litistymisen huomattiin lisääntyvän valssauksen lopetuslämpötilan laskiessa. Näytteiden keskilinjat koostuivat pääosin itsepäässeestä martensiitista. Matalammat valssauksen lopetuslämpötilat lisäsivät polygonaalisen ferriitin ja bainiitin muodostumista levyjen pintakerroksiin. Keskilinjojen {554}–tekstuurikomponentin, sekä pintakerrosten {112}–leikkaustekstuurin intensiteettien huomattiin kasvavan valssauksen lopetuslämpötilan laskiessa. Lujuus ja iskusitkeys paranivat austeniitin litistymisen lisääntyessä, kun rakenne oli pääosin martensiittinen. Kun näytteisiin muodostui runsaasti ferriittiiä, havaittiin iskusitkeyden ja lujuuden alenevan merkittävästi. Myös isokokoisten sulkeumien havaittiin olevan erittäin haitallisia iskusitkeyden kannalta. Homogeeninen, pääosin martensiittinen mikrorakenne takasi parhaat särmäystulokset. Huonoimmat särmäystulokset havaittiin näytteissä, joissa mikrorakenne oli epähomogeeninen sisältäen paljon ferriittiä, tai kun pinnan voimakas {112}–leikkaustekstuuri yhdistettiin valssaussuunnassa venyneisiin MA-saarekkeisiin pintakerroksissa.