1 |
EBSD undersøkelser og in situ strekktesting av stål i SEM / EBSD investigations and in situ tensile testing of steels in the SEMRølvåg, Line Kathinka Fjellstad January 2012 (has links)
Denne masteroppgaven har tatt for seg undersøkelser av stål designet for lavtemperaurappliksjoner ved bruk av elektronmikroskop i kombinasjon med diffraksjon av tilbakespredte elektroner (Electron Backscatter Diffraction - EBSD). Målet med oppgaven var å bruke EBSD-teknikken i kombinasjon med in situ deformasjon og en spesiallaget kaldfinger for å kunne studere materialene ved lave temperaturer. To ulike stål ble undersøkt; et smidd finkornet strukturelt stål (F70) og et varmvalset supermartensittisk rustfritt stål (Supermartensitic Stainless Steel - SMSS).F70-stålet ble sveisesimulert for å oppnå en mikrostruktur tilsvarende interkritisk grovkornet HAZ (Heat Affected Zone). Dette ble gjort ved en tosykel sveisesimulering. Prøvestaver av materialet ble varmet opp med en ønsket makstempertur på Tp1= 1350°C og Tp2= 780°C. For å undersøke effekten av ulike avkjølingshastigheter ble halvparten av prøvestavene avkjølt med Dt8/5 = 5 sekund, og den andre halvparten med Dt8/5 = 15 sekund. Ved sveising av stål kan det dannes lokale sprø soner som martensitt/austenitt-faser (MA-faser). Bilder tatt i lysmikroskop viser at strukturen til sveisesimulert F70-stål består av martensitt og noe bainitt. MA-faser er lokalisert langs korngrensene.EBSD-teknikken krever at materialet på forhånd gjennomgår en tilfredsstillende prøvepreparering for å gi gode resultater. Det var tidligere etablert en tilfredsstillende prepareringsteknikk for SMSS. I denne oppgaven ble to ulike prepareringsmetoder testet på sveisesimulerte prøver av F70-stål, som er et forholdsvis nytt materiale. Metodene som ble testet var ionesputtering og elektropolering. Preparerte prøver ble undersøkt med EBSD for å analysere kvaliteten på prepareringen. Det viste seg at MA-fasene reagerte annerledes på prepareringen enn resten av strukturen, og det var derfor vanskelig å få disse fram på EBSD-skann. De to prepareringsmetodene ga også forskjellige utfall for andel austenitt (g-fase) i stålet. Da det i hovedsak er MA-fasene som er interessante ved in situ undersøkelser ble det besluttet å ikke gjennomføre disse på F70-stålet, da en tilfredsstillende preparering må etableres først. Ved bruk av EBSD-teknikken kan orienteringsdataene som lagres behandles i programvaren TSL OIM Analysis 5.32, som tilbyr ulike renseoperasjoner. Grain CI Standarization gir alle punktene i et korn, innenfor en gitt vinkeltoleranse, samme CI-verdi som den maksimale CI-verdien funnet blant punktene i dette kornet. Det er også mulig å legge på et CI-filter som fjerner alle punkter med en CI ≤ 0,05, og erstatter disse med svarte eller grå piksler. Effekten av disse to operasjonene ble undersøkt på et EBSD-skann av SMSS tatt ved romtemperatur, uten noe form for deformasjon. Renseoperasjonene førte til at 8,1 % av alle punkter ble fjernet. 3,8 % av disse var av g-fasen, som utgjør kun 17,3 % av skannet før renseoperasjonene ble benyttet. Punkter som fjernes ligger i hovedsak i forbindelse med korngrenser eller øyer av restaustenitt. For SMSS som inneholder rundt 20 vol.% restaustenitt i opprinnelig (dvs. interkristisk glødet) tilstand, ble det gjennomført undersøkelser av deformasjonsindusert fasetransformasjon ved bruk av in situ strekktesting med påfølgende EBSD karakterisering. Undersøkelsene ble utført ved romtemperatur og -80°C. Et spesiallaget strekkbord ble montert på SEM (Scanning Electron Microscope) stagen med prøven fastmontert, og en kaldfinger ble brukt for å kjøle ned prøven. EBSD karakteriseringen ble foretatt uten deformasjon og ved 1, 2, 3 og 4 % forlengelse. En sammenligning av resultatene ved romtemperatur og -80°C ble deretter utført. Det ble konkludert med at øyer av restaustenitt transformeres til martensitt som følge av plastisk deformasjon i større grad ved -80°C, som følge av høyere termodynamiske drivkrefter for reaksjonen. Ved romtemperatur var det mulig å verifisere at martensitten som ble dannet oppfyller Kurdjomov-Sachs kriteriet som beviser at den er korrekt indisert. Dette var vanskelig å verifisere for lavtemperatursforsøkene, da skannene har en mye lavere kvalitet.
|
Page generated in 0.014 seconds