EBSD-karakterisering av et HSLA-stål under in situ varmebehandling

Abstract

Ved sveising av HSLA-stål (High Strength Low Alloy) designet for lavtemperatur applikasjoner kan det dannes lokale sprø soner som martensitt/austenitt-faser (MA-faser). Det er derfor ønskelig å karakterisere austenitten som dannes ved tosykel sveising for å gi økt kunnskap om endringene som oppstår i mikrostrukturen.Denne masteroppgaven tar for seg karakterisering av et 420 MPa HSLA-stål ved in situ varmebehandling opp til tofaseområdet for austenitt og ferritt i kombinasjon med diffraksjon av tilbakespredte elektroner (Electron Backscatter Diffraction - EBSD). Målet med oppgaven var da å karakterisere endringer som oppstår i mikrostrukturen til stålet under in situ oppvarming i mikroskopet. Oppvarmingen ble utført ved å videreutvikle et tidligere varmebord. Stålprøvene ble ènsykel sveisesimulert til 1350 °C og avkjølt med Δt8/5. Den in situ varmebehandlingen tilsvarte da den andre sveisesykelen i en tosykel sveisesimulering. Ved prøvepreparering ble prøvene elektropolert med to ulike elektrolytter; Struers A2 og AC2. I oppgaven ble det benyttet offline-EBSD da det var nødvendig med høy skannehastighet slik at tiden for hvert EBSD-skann ble så liten som mulig.For å nå tofaseområdet til HSLA-stålet var det nødvendig å varme opp til en prøvetemperatur på over 740 °C. Da ovnen har en maksimaltemperatur på 800 °C ble det benyttet en vakuumkompatibel platinamaling mellom prøven og ovnen i varmebordet for å øke varmeledningen. Temperaturforskjellen mellom prøven og ovnen ble da reduseres helt ned til 10 °C. Det ble varmet opp til prøvetemperaturer på 750 °C, 760 °C, 770 °C, 780 °C og 790 °C. Det var nødvendig å vente i 10 minutter etter å ha nådd ønsket prøvetemperatur før det ble kjørt EBSD på grunn av termisk ekspansjon av prøven.Austenitten som ble dannet under oppvarming vokste frem langs korngrenser og hadde en orienteringssammenheng med BCC-matriksen rundt som oppfyller Kurdjomov-Sachs. Det ble observert at austenitten som dannes gradvis forsvant igjen ved økende holdetid ved høy temperatur som følge av avdamping av karbon fra prøveoverflaten. Ved oppvarming viste det seg at det ble dannet en mye større andel austenitt i prøver elektropolert med Struers AC2 enn den med Struers A2. Det ble da konstruert fasediagram for tofaseområdet til stålet på bakgrunn av andel dannet austenitt ved oppvarming. Disse viste at prøver elektropolert med Struers A2 gav mest korrekt andel austenitt.