The austenitic stainless steel 316L has been compared to duplex stainless steels to be able to highlight a choice of material for manufacturing of spare tanks used for cooling water at nuclear power stations on the Swedish west coast. In this report 316L and the duplex stainless steels 2205, 2304 and LDX 2404 have been compared according to corrosion resistance, strength, manufacturing aspects and prices. The steels arranged by increasing corrosion resistance: 316L < 2304 < LDX 2404 < 2205. The steels arranged by increasing strength (considering the thickness of the plates needed for construction): 316L < 2304 < LDX 2404 and 2205. The steels arranged by increasing price/tank: 2304 < LDX 2404 < 2205 < 316L. One of the duplex stainless steels is recommended rather than the austenitic stainless steel 316L. In terms of price 2304 is preferable to 2205 and LDX 2404. When it comes to corrosion resistance 2205 is superior to 2304 and can sometimes be considered as unnecessary good and therefore not relevant for this application.

<p>Avsikten med examensarbetet har varit att undersöka möjligheter och förutsättningar för verkstadsföretaget HZ Rostfria AB, med verksamhet i Sandviken, att införskaffa utrustning för elektrolytpolering av rostfria detaljer.</p><p>För att kunna få en helhetsbild över hur elektrolytpoleringsbranschen ser ut i Sverige har de företag som öppet annonserar med att de arbetar med elektrolytpolering studerats. Företagen har studerats utifrån en rad kriterier, där den huvudsakliga inriktningen på verksamheten samt företagens läge geografiskt relativt Sandviken ansetts vara de viktigaste.</p><p>Utöver de företag som arbetar med elektrolytpolering har även olika tekniker för att åstadkomma elektrolytpolering studerats. Teknikerna har studerats med de produkter som idag tillverkas, samt som i framtiden skulle kunna komma att tillverkas av HZ Rostfria AB i åtanke.</p><p>I och med att elektrolytpolering klassas som en miljöfarlig verksamhet har även frågor rörande tillstånd för verksamheten studerats. Det primära har varit att studera processen som leder fram till att tillstånd för verksamheten erhålls, vilket per automatik också innefattat att studera vilka insatser som krävs av företaget.</p>

Avsikten med examensarbetet har varit att undersöka möjligheter och förutsättningar för verkstadsföretaget HZ Rostfria AB, med verksamhet i Sandviken, att införskaffa utrustning för elektrolytpolering av rostfria detaljer. För att kunna få en helhetsbild över hur elektrolytpoleringsbranschen ser ut i Sverige har de företag som öppet annonserar med att de arbetar med elektrolytpolering studerats. Företagen har studerats utifrån en rad kriterier, där den huvudsakliga inriktningen på verksamheten samt företagens läge geografiskt relativt Sandviken ansetts vara de viktigaste. Utöver de företag som arbetar med elektrolytpolering har även olika tekniker för att åstadkomma elektrolytpolering studerats. Teknikerna har studerats med de produkter som idag tillverkas, samt som i framtiden skulle kunna komma att tillverkas av HZ Rostfria AB i åtanke. I och med att elektrolytpolering klassas som en miljöfarlig verksamhet har även frågor rörande tillstånd för verksamheten studerats. Det primära har varit att studera processen som leder fram till att tillstånd för verksamheten erhålls, vilket per automatik också innefattat att studera vilka insatser som krävs av företaget.

With the intention of improving process efficiency and product quality, Design of Experiments (DoE) is often applied in industry as a tool for engineers in planning experiments and product design. One of the methods in DoE is the Taguchi method that provides a practical procedure to design experiments with an appropriate number of tests for identifying optimal parametric settings of products. The purpose of this study is to investigate how Design of Experiments, specifically the Taguchi method, can be applied to analyze the performance of the lubricants used to stainless fasteners which are common products in various industries. The study has been implemented at the case company which manufactures stainless fasteners. Combining with qualitative and quantitative methods, this thesis work started from reviewing the previous research on DoE, the Taguchi method and various analysis tools as well as information on lubricants. Experiments were designed based on observations, interview, and literature collection. The actual tests were carried out on the case company's wax process where lubricants with different levels for the respective parameters were applied to screws and nuts. The fasteners were tested in a friction machine and UV lamp at the case company. The implemented experiments and data analysis have demonstrated which levels for each parameter of the lubricant resulted in the least friction. The parameters considered in the experiments are mixing ratio, number of dips and time in dips, which have varying degrees of influence on friction. The outcomes contribute to improved process efficiency and product quality within the steel industry and similar sectors. The visualization of the lubricant by UV lamp confirmed that the coating varied according to the levels of the parameters. The theoretical contribution can facilitate further research while the practical contribution provides an approach for experiments in quality improvement on lubricants. The thesis work has also identified the need for further research into the drying process after lubricant application and the use of UV lamp to improve control of lubricant smoothness.

Duplex stainless steels, DSS are stainless steels that consist of the two phases austenite and ferrite.  The DSS have superb properties and are widely used in industries such as nuclear power and in pressure vessels, pipes and in pipelines.  The use of DSS are limited due to embrittlement which occurs at temperatures from 250 to 550 oC. This imposes a general limited service temperature of 250 oC. The mechanism mainly responsible for the embrittlement is a phase separation occurring in the ferrite phase. Furthermore, there is a direct link between the phase separation and the mechanical properties:  the ferrite hardness increases whereas the toughness decreases under low temperature aging.  In this thesis, the low-temperature embrittlement of duplex stainless  steels  was  studied  through  machine learning  modelling  and  experimental hardness-  and  microscopy measurements.   The  resulting  model  describes  the  data with an accuracy, R-squared = 0.94.  In combination with the experimental results, nickel  was identified  as  an  important  parameter  for  the  hardness  evolution.   This work aims to provide a fundamental study for understanding the importance of alloying elements on the phase separation in DSS, and provides a new methodology via a combination of machine learning and key experiments for the material design. / Duplexa rostfria stål är rostfria stål som består av de båda faserna ferrit och austenit. De har extraordinära egenskaper och används brett inom industrin, t ex. i kärnkraftverk och  i  tryckkärl  och  pipelines.  Användningen av  duplexa  rostfria stål  är  begränsad p.g.a.  försprödning som uppstår i legeringarna vid temperaturer mellan 250-550 oC, vilket  medför  att  den  tillåtna  temperaturen  vid  användning  begränsas  till  under 250 oC.  Den  främsta  orsaken  till  försprödningen  är  en  fasseparation  i  den  ferrita fasen under åldring vid låg temperatur.  Vidare leder fasseparationen till mekaniska förändringar i ferritfasen: hårdheten  ökar  medan  segheten  minskar.   I  den här  rapporten  undersöks försprödningen  av  duplexa  rostfria  stål  vid  åldring  med hjälp av datormodellering med maskininlärning samt av experimentella hårdhets- och mikroskopiska  mätningar.   Modellen  hade  en  noggrannhet  (determinationsko- efficienten,  R2)  på  0.94.   Resultatet  från  modellen  visade  tillsammans  med de  experimentella  resultaten  att  nickel  är  ett  legeringsämne  som  har  stor betydelse  för hårdhetsökningen.  Detta  arbete  syftar  till  att  utgöra  en grundläggande  studie  för att förstå påverkan från olika legeringsämnen på fasseparationer i DSS, och bidrar med en ny metodik för materialdesign som kombinerar maskininlärning och utvaldaexperiment. / EIT RawMaterial Project ENDUREIT

η (eta) nitride, Cr3Ni2SiN, is a precipitate found in high temperature austenitic stainless steel and is not yet included in Thermo-Calc steel database TCFE7. The aim of this thesis is to collect thermodynamic data to enable the addition of η nitride in the databases. Three laboratory melts with varying levels of silicon, chromium and nickel have been aged at 700-1000 °C for 75 h, 300 h and 1200 h and examined by Light Optical Microscopy, Scanning Electron Microscopy, Energy Dispersive Spectroscopy, Wavelength Dispersive Spectroscopy, Electron Backscattered Diffraction and X-ray Powder Diffraction. η nitride is in the studied alloys an equilibrium phase stabilized with nitrogen. Presence of η nitride was confirmed by Energy Dispersive Spectroscopy and X-ray Powder Diffraction. It was found to precipitate in four different ways, at primary grain boundaries, intragranularly, as a "skeleton-like" precipitate and as a border around the occurring Cr2N precipitates. The area fraction of η nitrides increases with longer aging times and is favored by silicon and nickel. The composition of η nitride is not changing regardless of material composition, aging temperature and aging time. The composition of η nitride in all three materials are 8.7-9.7 wt.% silicon, 47-54 wt.% chromium, 1.4-4.1 wt.% iron and 33-36 wt.% nickel. The nitrogen content 2 determined by Wavelength Dispersive Spectroscopy is 2.8-3.2 wt.%. No complete equilibrium was achieved and together with incomplete mixing of the alloying elements during melting, the microstructure is difficult to evaluate. Other precipitates found are Cr2N, π nitride, σ phase and two unidentified phases, M and N. Of these phases at least Cr2N is not an equilibrium phase as it dissolves during aging. Further aging to achieve complete equilibrium is necessary.

Duplex stainless steels (DSSs), consisting of an equal amount of ferrite and austenite phases, have wide applications in e.g. vehicles, chemical engineering as well as nuclear plant  because  of  the  combination  of  excellent  mechanical properties  and  corrosion resistance.  However,  low  temperature  embrittlement has  existed  for  a  few  decades restricting the application of DSSs over about 250 ºC. When the service temperature ranges from around 250 to 500 °C, DSSs would become brittle because of the phase separation in the ferrite  phase. The phase separation is the  main reason  for the  low temperature embrittlement, and the kinetic of this phase separation achieves the fastest rate at about 475°C, so it is also termed as ‘475°C embrittlement’. Plenty of research has been performed in this field, but the problem remains. The mechanism of phase separation is due to the existence of a miscibility gap in the iron  chromium  binary  system,  and  previous  research  has  reported  some alloying elements can have the potency to delay the phase separation and the goal of my thesis is to investigate the influence of different alloying elements and select one which could be a plausible one to retard phase separation, and subsequently try to mitigate the low temperature embrittlement problem of DSSs. This  work  includes  the  literature survey  of  different  alloying  elements  which could influence   the   microstructure   and   mechanical   properties   of   DSSs   in general. Subsequently the thermodynamic calculation was performed to identify the effect of the  selected  alloying  elements  addition  on  phase  formation during  heat  treatment. Vanadium was selected to be a potentially suitable alloying element to be added into DSSs and experimental investigations were performed on the heat treatment process and the effect of V alloying. The main conclusions of the proposed thesis can be drawn as follow: The elemental addition  of Al,  Si, V,  Nb  and Ti  are  calculated  by Thermo-Calc,  they are  all  ferrite stabilisers and V addition seems most likely to be effective due its combination with the  interstitial  elements  C  and  N.  In  the  experimental  part, vanadium  additions combined with intermediate temperature solution treatment could be effective to retard the age hardening effect and the impact toughness test has a consistent tendency. Also, according to Thermo-Calc calculations and experimental results, the more interstitial elements that combine with V and precipitate from the ferrite phase the better was the performance of the duplex stainless steels. / Duplexa rostfria stål (DSS), bestående av lika stor mängd ferrit- och austenit, har bredtillämpning inom t.ex. fordon, kemiteknik samt kraftverk på grund av kombinationen av utmärkta mekaniska egenskaper och korrosionsbeständighet. Försprödning vid låg temperatur   begränsar emellertid tillämpningen   av   DSS   över   250   °C.   När driftstemperaturen varierar från cirka 250 till 500 ° C så kan DSS bli spröda på grund av   fasseparation   i   ferritfasen.   Fasseparationen   är   den    främsta   orsaken   till lågtemperaturförstöring, och kinetiken för denna fasseparation uppnår den snabbaste hastigheten  vid  cirka  475  °C,  så  den  kallas  också  '475  °C-försprödning'.  Mycket forskning har utförts inom detta område, men problemet kvarstår. Mekanismen för fasseparation beror på förekomsten av ett blandningslucka i det binära järn-krom-systemet, och tidigare forskning har rapporterat att vissa legeringselement kan  ha  förmågan  att  fördröja  fasseparationen.  Målet med mitt  examensarbete  är  att undersöka påverkan av olika legeringselement och välja ett som kan användas för att fördröja fasseparationen och därav mildra problemet med lågtemperaturförsprödning hos DSS. Detta  arbete  inkluderar  litteraturundersökning  av  olika  legeringselement som  kan påverka  mikrostrukturen  och  mekaniska  egenskaper  hos  DSS  i allmänhet.  Därefter termodynamiska beräkningar för att identifiera effekten av de valda legeringselementen på fasjämvikt under värmebehandlingen. Vanadin valdes som ett potentiellt lämpligt legeringselement som kan tillsättas i DSS. Experimentella undersökningar utfördes på värmebehandlingsprocessen och effekten av V-legering. De huvudsakliga slutsatserna av examensarbetetär: tillsatsen av Al, Si, V, Nb och Ti beräknades av Thermo-Calc, de är alla ferritstabiliserande och V-tillsats verkar kunna vara effektiv på grund av dess kombination med de interstitiella elementen C och N. I den    experimentella    delen    studerades vanadintillsatser    i    kombination    med värmebehandling för att fördröja den hårdnandet och försprödningen. Enligt Thermo- Calc-beräkningar  och experimentella  resultat  så  kan  prestanda  förbättras  desto  merinterstitiella element som kombineras med V.

As the stainless steel industry continues to grow, so does the environmental impacts generated by the various production processes. Such impacts not only affect the environment but pose great health concerns for humans and other living things. Therefore, it is necessary for all stakeholders to continuously improve their sustainability work. Metal recovery is one of the ways this can be done. There exists different organisations within the stainless steel industry, all of which are likely to benefit from metal recycling solutions. However, it is not obvious what models for value capture are most appropriate regarding such new technology. Adopting an appropriate value capture model is crucial for any organisation offering a service or a product. It is what ultimately determines an organisation’s revenues, profits as well as the amounts reinvested in the organisation’s growth for its long-term survival. By considering a case company offering a metal recycling solution, this study investigates how such a company may best leverage the value created by their technology. This is achieved by implementing a qualitative approach consisting of an extant literature review, accompanied by empirical findings through interviews with potential customers. Different factors affecting the formulation of an offering, as well as a value-based pricing model for that offering, are analysed. The study proposes a framework for how organisations can efficiently and effectively implement a value-based pricing model for a certain offering. This framework is put into context in regard to the empirical findings. Moreover, the empirical study identifies the potential customers’ perceived value as a result of the metal recycling solution as; opportunities for material reuse and circular economy in production, enhanced waste management, improved brand and the corporate image, and increased operational efficiency. Lastly, identified key determining factors of value realisation from the customer perspective were; payback time, operational aspects, organisational and operational size, type of offering of a metal recycling solution, regulations and public process surveillance and views on pricing strategy. / Medans den rostfria stålindustrin fortsätter att växa ökar även miljöpåverkan från dess olika produktionsprocesser. Sådana effekter påverkar inte bara miljön, utan utgör även stora hälsoproblem för människor och andra levande organismer. För att minska dess miljöpåverkan är det nödvändigt för alla parter inom industrin att kontinuerligt förbättra sitt hållbarhetsarbete. Ett alternativt sätt detta kan göras på är med hjälp av metallåtervinning. Det finns olika företag och organisationer inom den rostfria stålindustrin, som alla troligen kan dra nytta av metallåtervinningslösningar. Det är dock inte uppenbart vilka modeller för värdefångst som är mest lämpliga för en sådan teknik, vilket är problematiskt för de som erbjuder en sådan lösning. Att bestämma en lämplig modell för värdefångst är dock avgörande för alla organisationer som erbjuder en tjänst eller produkt. Det är det som i slutändan avgör en organisations intäkter, vinster samt de belopp som återinvesteras i organisationens tillväxt för dess långvariga överlevnad. Genom att studera ett företag som erbjuder en metallåtervinningslösning har denna studie som syfte att undersöka hur ett sådant företag bäst kan utnyttja det värde som skapas av deras teknik. Detta uppnås genom att implementera en kvalitativ metod som består av en litteraturstudie, följt av empiriska resultat från intervjuer med potentiella kunder till företaget. Olika faktorer som påverkar formuleringen av en produkt/tjänst och en värdebaserad prissättningsmodell för den produkten/tjänsten analyseras. Detta arbete tar fram och föreslår ett ramverk för hur organisationer effektivt kan implementera en värdebaserad prissättningsmodell för ett visst erbjudande. Detta ramverk sätts sedan i sammanhang i samband med de empiriska resultaten. Den empiriska studien identifierar även de potentiella kundernas upplevda värde till följd av metallåtervinningslösningen som; möjligheter för materialanvändning och cirkulär ekonomi i produktionen, förbättrad avfallshantering, förbättrat varumärke och företagsimage och ökad operativ effektivitet. Slutligen identifierades viktiga avgörande faktorer för värdeförverkligande ur kundperspektivet som; återbetalningstid, operativa aspekter, organisatorisk och operativ storlek, typ av erbjudande av metallåtervinningslösning, regler och offentlig processövervakning och syn på prisstrategi.