Hiiliterästen ja ruostumattomien terästen hapettuminen lämpökäsittelyssä ja peittaus

Translated title of the contribution: Oxidation during annealing, and pickling of carbon and stainless steels

Jouko Hilden, Tatu Muukkonen, Antero Pehkonen

Research output: Book/ReportReportProfessional

Abstract

Kirjallisuustutkimuksessa tarkasteltiin metallien hapettumisen perusreaktioita sekä oksidikerrosten kasvumekanismeja ja rakennetta. Erityisen mielenkiinnon kohteena olivat sinkittävät hiiliteräkset ja ruostumattomat teräkset. Näille materiaaleille on pinnan ominaisuuksien hallinta erityisen tärkeää, koska puhdas ja oikealla tavalla viimeistelty pinta takaa sinkkipinnoitteen parhaat ominaisuudet ja ruostumattomien terästen korroosionkestävyyden. Ensin esitetään hapettumisen alkuvaiheen prosessit ja lyhyt termodynaaminen tarkastelu havainnollisten Ellingham/Richardsson-diagrammien avulla. Termodynaamisten periaatteiden mukaan tarkastellaan hapettumista sekä hiiliterästen että ruostumattomien terästen lämpökäsittely-olosuhteissa ottamalla huomioon seosaineiden selektiivinen hapettuminen ja sen vaikutukset. Teräsnauhan jatkuvatoimisessa lämpökäsittelyssä termodynaamiset tasapainot harvoin ehtivät asettua, koska lämpökäsittelyajat ovat varsin lyhyitä. Kineettisten tekijöiden vaikutus muodostuvan oksidin koostumukseen ja rakenteeseen on tällöin varsin suuri. Niinpä oksidien rakennetta tarkastellaan tässä pääasiassa pinta-analyyttisten tutkimusten perusteella eikä teoreettisesti. Ruostumattomien terästen oksidikerrosten poistamista peittaamalla tarkastellaan. Peittaaminen on ruostumattoman teräksen valmistuksen tärkeimpiä prosesseja, koska peittausprosessissa tapahtuu myös oksidikerroksen alle muodostuneen kromiköyhän vyöhykkeen liukeneminen ja passiivi-filmin muodostuminen, jolloin materiaali saavuttaa lopullisen korroosionkestävyytensä. Työssä esitellään keskeisimmät peittausmenetelmät. Kattavimmin selvitetään elektrolyyttisen peittauksen ja sekahappopeittauksen mekanismeja.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages61
ISBN (Print)951-38-5492-2
Publication statusPublished - 1999
MoE publication typeNot Eligible

Publication series

NameVTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes
PublisherVTT
No.1987
ISSN (Print)1235-0605
ISSN (Electronic)1455-0865

Fingerprint

pickling
annealing
stainless steel
oxidation
carbon

Keywords

  • stainless steel
  • carbon steel
  • oxidation
  • annealing
  • pickling
  • oxides
  • hot dip galvanizing
  • surface quality
  • gas-metal interaction
  • zinc coatings

Cite this

Hilden, J., Muukkonen, T., & Pehkonen, A. (1999). Hiiliterästen ja ruostumattomien terästen hapettuminen lämpökäsittelyssä ja peittaus. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes, No. 1987
Hilden, Jouko ; Muukkonen, Tatu ; Pehkonen, Antero. / Hiiliterästen ja ruostumattomien terästen hapettuminen lämpökäsittelyssä ja peittaus. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1999. 61 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 1987).
@book{c30d353a7ee8498180c54feb7233e7be,
title = "Hiiliter{\"a}sten ja ruostumattomien ter{\"a}sten hapettuminen l{\"a}mp{\"o}k{\"a}sittelyss{\"a} ja peittaus",
abstract = "Kirjallisuustutkimuksessa tarkasteltiin metallien hapettumisen perusreaktioita sek{\"a} oksidikerrosten kasvumekanismeja ja rakennetta. Erityisen mielenkiinnon kohteena olivat sinkitt{\"a}v{\"a}t hiiliter{\"a}kset ja ruostumattomat ter{\"a}kset. N{\"a}ille materiaaleille on pinnan ominaisuuksien hallinta erityisen t{\"a}rke{\"a}{\"a}, koska puhdas ja oikealla tavalla viimeistelty pinta takaa sinkkipinnoitteen parhaat ominaisuudet ja ruostumattomien ter{\"a}sten korroosionkest{\"a}vyyden. Ensin esitet{\"a}{\"a}n hapettumisen alkuvaiheen prosessit ja lyhyt termodynaaminen tarkastelu havainnollisten Ellingham/Richardsson-diagrammien avulla. Termodynaamisten periaatteiden mukaan tarkastellaan hapettumista sek{\"a} hiiliter{\"a}sten ett{\"a} ruostumattomien ter{\"a}sten l{\"a}mp{\"o}k{\"a}sittely-olosuhteissa ottamalla huomioon seosaineiden selektiivinen hapettuminen ja sen vaikutukset. Ter{\"a}snauhan jatkuvatoimisessa l{\"a}mp{\"o}k{\"a}sittelyss{\"a} termodynaamiset tasapainot harvoin ehtiv{\"a}t asettua, koska l{\"a}mp{\"o}k{\"a}sittelyajat ovat varsin lyhyit{\"a}. Kineettisten tekij{\"o}iden vaikutus muodostuvan oksidin koostumukseen ja rakenteeseen on t{\"a}ll{\"o}in varsin suuri. Niinp{\"a} oksidien rakennetta tarkastellaan t{\"a}ss{\"a} p{\"a}{\"a}asiassa pinta-analyyttisten tutkimusten perusteella eik{\"a} teoreettisesti. Ruostumattomien ter{\"a}sten oksidikerrosten poistamista peittaamalla tarkastellaan. Peittaaminen on ruostumattoman ter{\"a}ksen valmistuksen t{\"a}rkeimpi{\"a} prosesseja, koska peittausprosessissa tapahtuu my{\"o}s oksidikerroksen alle muodostuneen kromik{\"o}yh{\"a}n vy{\"o}hykkeen liukeneminen ja passiivi-filmin muodostuminen, jolloin materiaali saavuttaa lopullisen korroosionkest{\"a}vyytens{\"a}. Ty{\"o}ss{\"a} esitell{\"a}{\"a}n keskeisimm{\"a}t peittausmenetelm{\"a}t. Kattavimmin selvitet{\"a}{\"a}n elektrolyyttisen peittauksen ja sekahappopeittauksen mekanismeja.",
keywords = "stainless steel, carbon steel, oxidation, annealing, pickling, oxides, hot dip galvanizing, surface quality, gas-metal interaction, zinc coatings",
author = "Jouko Hilden and Tatu Muukkonen and Antero Pehkonen",
year = "1999",
language = "Finnish",
isbn = "951-38-5492-2",
series = "VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
number = "1987",
address = "Finland",

}

Hilden, J, Muukkonen, T & Pehkonen, A 1999, Hiiliterästen ja ruostumattomien terästen hapettuminen lämpökäsittelyssä ja peittaus. VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes, no. 1987, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

Hiiliterästen ja ruostumattomien terästen hapettuminen lämpökäsittelyssä ja peittaus. / Hilden, Jouko; Muukkonen, Tatu; Pehkonen, Antero.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1999. 61 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 1987).

Research output: Book/ReportReportProfessional

TY - BOOK

T1 - Hiiliterästen ja ruostumattomien terästen hapettuminen lämpökäsittelyssä ja peittaus

AU - Hilden, Jouko

AU - Muukkonen, Tatu

AU - Pehkonen, Antero

PY - 1999

Y1 - 1999

N2 - Kirjallisuustutkimuksessa tarkasteltiin metallien hapettumisen perusreaktioita sekä oksidikerrosten kasvumekanismeja ja rakennetta. Erityisen mielenkiinnon kohteena olivat sinkittävät hiiliteräkset ja ruostumattomat teräkset. Näille materiaaleille on pinnan ominaisuuksien hallinta erityisen tärkeää, koska puhdas ja oikealla tavalla viimeistelty pinta takaa sinkkipinnoitteen parhaat ominaisuudet ja ruostumattomien terästen korroosionkestävyyden. Ensin esitetään hapettumisen alkuvaiheen prosessit ja lyhyt termodynaaminen tarkastelu havainnollisten Ellingham/Richardsson-diagrammien avulla. Termodynaamisten periaatteiden mukaan tarkastellaan hapettumista sekä hiiliterästen että ruostumattomien terästen lämpökäsittely-olosuhteissa ottamalla huomioon seosaineiden selektiivinen hapettuminen ja sen vaikutukset. Teräsnauhan jatkuvatoimisessa lämpökäsittelyssä termodynaamiset tasapainot harvoin ehtivät asettua, koska lämpökäsittelyajat ovat varsin lyhyitä. Kineettisten tekijöiden vaikutus muodostuvan oksidin koostumukseen ja rakenteeseen on tällöin varsin suuri. Niinpä oksidien rakennetta tarkastellaan tässä pääasiassa pinta-analyyttisten tutkimusten perusteella eikä teoreettisesti. Ruostumattomien terästen oksidikerrosten poistamista peittaamalla tarkastellaan. Peittaaminen on ruostumattoman teräksen valmistuksen tärkeimpiä prosesseja, koska peittausprosessissa tapahtuu myös oksidikerroksen alle muodostuneen kromiköyhän vyöhykkeen liukeneminen ja passiivi-filmin muodostuminen, jolloin materiaali saavuttaa lopullisen korroosionkestävyytensä. Työssä esitellään keskeisimmät peittausmenetelmät. Kattavimmin selvitetään elektrolyyttisen peittauksen ja sekahappopeittauksen mekanismeja.

AB - Kirjallisuustutkimuksessa tarkasteltiin metallien hapettumisen perusreaktioita sekä oksidikerrosten kasvumekanismeja ja rakennetta. Erityisen mielenkiinnon kohteena olivat sinkittävät hiiliteräkset ja ruostumattomat teräkset. Näille materiaaleille on pinnan ominaisuuksien hallinta erityisen tärkeää, koska puhdas ja oikealla tavalla viimeistelty pinta takaa sinkkipinnoitteen parhaat ominaisuudet ja ruostumattomien terästen korroosionkestävyyden. Ensin esitetään hapettumisen alkuvaiheen prosessit ja lyhyt termodynaaminen tarkastelu havainnollisten Ellingham/Richardsson-diagrammien avulla. Termodynaamisten periaatteiden mukaan tarkastellaan hapettumista sekä hiiliterästen että ruostumattomien terästen lämpökäsittely-olosuhteissa ottamalla huomioon seosaineiden selektiivinen hapettuminen ja sen vaikutukset. Teräsnauhan jatkuvatoimisessa lämpökäsittelyssä termodynaamiset tasapainot harvoin ehtivät asettua, koska lämpökäsittelyajat ovat varsin lyhyitä. Kineettisten tekijöiden vaikutus muodostuvan oksidin koostumukseen ja rakenteeseen on tällöin varsin suuri. Niinpä oksidien rakennetta tarkastellaan tässä pääasiassa pinta-analyyttisten tutkimusten perusteella eikä teoreettisesti. Ruostumattomien terästen oksidikerrosten poistamista peittaamalla tarkastellaan. Peittaaminen on ruostumattoman teräksen valmistuksen tärkeimpiä prosesseja, koska peittausprosessissa tapahtuu myös oksidikerroksen alle muodostuneen kromiköyhän vyöhykkeen liukeneminen ja passiivi-filmin muodostuminen, jolloin materiaali saavuttaa lopullisen korroosionkestävyytensä. Työssä esitellään keskeisimmät peittausmenetelmät. Kattavimmin selvitetään elektrolyyttisen peittauksen ja sekahappopeittauksen mekanismeja.

KW - stainless steel

KW - carbon steel

KW - oxidation

KW - annealing

KW - pickling

KW - oxides

KW - hot dip galvanizing

KW - surface quality

KW - gas-metal interaction

KW - zinc coatings

M3 - Report

SN - 951-38-5492-2

T3 - VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes

BT - Hiiliterästen ja ruostumattomien terästen hapettuminen lämpökäsittelyssä ja peittaus

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Hilden J, Muukkonen T, Pehkonen A. Hiiliterästen ja ruostumattomien terästen hapettuminen lämpökäsittelyssä ja peittaus. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 1999. 61 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 1987).