Metalliska Material

Avhandling: Microstructure Analysis of Wear and Fatigue in Austempered High-Si Steels

9 februari, 2015 • 2 minuters läsning

Institutionen för teknikvetenskap och matematik

Materialvetenskap

Forskningsämnen

Materialteknik
Konstruktionsmaterial

Abstract

Research on austempering of high-Si steels has increased over the last years due to their attractive combination of strength and toughness. The presence of over 1.5% of silicon
prevents the precipitation of cementite during austempering and the resulting
microstructure consists of bainitic ferrite and retained austenite. Currently, research has not dealt widely with wear and fatigue properties of carbide free bainitic (CFB) steels.
Their attractive combination of strength and toughness is a result of their refined
microstructure and the transformation of retained austenite to martensite under
deformation (also known as the TRIP effect), making them interesting from an
industrial standpoint. In this work, the effects of austempering temperature and
microstructure parameters on the wear and fatigue properties of CFB steels have been investigated. Additionally their wear and fatigue behavior was compared with that of quenched and tempered (QT) steels. Initial studies focused on the effect of the austempering temperature on wear properties of spring steel. Bulk hardness decreased when the austempering temperature increased due to a higher retained austenite content and coarseness of the microstructure. This caused an increase of the wear rate. Later investigations showed that if two CFB steels have similar hardness, then the one with higher retained austenite content, tends to have a lower wear, rate suggesting that transformation induced plasticity (TRIP) aids in reducing wear.

Further studies pertained to 3-body abrasion and reciprocating sliding wear
characteristics of austempered steels with lower carbon content. In austempered
condition these steels had lower strength and higher toughness than in quenched and tempered condition. In reciprocating sliding, it was found that wear was proportional to hardness during run-in. However, once steady state wear was reached, the wear rate was similar for all materials. In abrasion, all steels showed equivalent wear at room temperature, despite differences in hardness. At higher temperatures all materials had
the same hardness and the differences seen in wear were attributed to the changes in material toughness.

Fatigue studies were conducted on spring steel in austempered and quenched and
tempered conditions. Despite having lower tensile strength, the austempered steels showed similar or higher endurance limit than the quenched and tempered material. This was attributed to the presence of retained austenite in austempered steels which can
delay crack nucleation and propagation.

Carbide-free bainitic steels provide improved wear resistance thanks to their improved toughness and deformation hardening. The effect of the amount of retained austenite on wear is still unclear as some results show ambiguous behavior. In fatigue, the preliminary results have shown an improvement in fatigue life which can be attributed to the presence of the TRIP effect but more research is needed before clear conclusions can be drawn. CFB steels are a very interesting material that is worth investigating further in more specific engineering applications where wear and fatigue are an issue.

Läs och ladda ner avhandlingen

Nyhet

Välkommen till TripleM!

TripleM är en ny journalistisk plattform för metall-, mineral- och gruvindustrierna. Vi följer tekniken, affärerna, forskningen och människorna som formar branschen, allt med ett nordiskt perspektiv, nyfikenhet och en ambition att förklara hur branscherna hänger ihop.

Mats Janson 10 september, 2026 • 2 minuters läsning

Idén bakom TripleM bottnar i det faktum att metaller finns överallt i våra liv. Och att kunskapen, arbetet och vägvalen bakom dem trots det sällan får det utrymme de förtjänar.

TripleM ska därför vara en plats för alla som arbetar i branschen och för dem som vill förstå den bättre. Vi vill inte bara berätta att en investering görs eller att en teknik utvecklas, utan också varför det spelar roll för produktionen, människorna och samhället runt omkring. Samtidigt är branscherna som vi bevakar stora och spretiga. Därför erbjuder vi möjligheten att skräddarsy vilken typ av nyheter och uppdateringar man vill ta del av.

Flera av oss som är med och lanserar TripleM har arbetat inom metall-, mineral- och gruvindustrierna med journalistik, kommunikation och affärsutveckling. Rent redaktionellt vill vi vara nära branschen och självständiga i vår bevakning. Samarbetspartner bidrar med kunskap, perspektiv och kontakter, men redaktionen bestämmer vad vi bevakar och publicerar. Vår uppgift är att ställa frågor, kontrollera uppgifter och skilja resultat från löften.

Sajten är vårt första steg med intervjuer, fördjupningar och forskningsbevakning. Under hösten växlar vi upp med poddar och nyhetsbrev, en bit i taget för att varje del ska bli genomarbetad och användbar. Längre fram vill vi även skapa fler möjligheter för människor i branschen att mötas och utbyta kunskap.

Nu vill vi gärna höra från dig vad som behöver förklaras bättre? Vem borde vi träffa? Vilka frågor saknar du i bevakningen?

Välkommen till TripleM, vi ser fram emot att lära känna dig!

Tipsa oss!
Har du tips, idéer och tankar kring vad vi på TripleM ska skriva om?
Här hittar du kontaktuppgifter.

Nyhet

Slites kalktillstånd står fast

Heidelberg Materials har fått ett lagakraftvunnet tillstånd för fortsatt och utökad kalkstensbrytning i Slite under 30 år. Högsta domstolen tar inte upp överklagandena. Därmed är tillståndsfrågan avgjord, men bolagets planerade CCS-anläggning är fortfarande pausad i väntan på en finansieringslösning.

Redaktionen 10 september, 2026 • 2 minuters läsning

Högsta domstolen meddelade den 7 september att den inte beviljar prövningstillstånd för överklagandena av Heidelberg Materials täkttillstånd i Slite på Gotland.

Mark- och miljööverdomstolen hade redan i november 2025 beslutat att inte pröva överklaganden från bland andra föreningen Urbergsgruppen och ett antal markägare. När ärendet inte heller tas upp av Högsta domstolen står mark- och miljödomstolens ursprungliga avgörande fast och vinner laga kraft.

Tillstånd för 30 års brytning

Mark- och miljödomstolen vid Nacka tingsrätt beviljade tillståndet i maj 2025. Det gäller i 30 år och omfattar fortsatt och utökad brytning av kalk- och märgelsten i File hajdar-täkten samt märgelsten i Västra brottet.

Heidelberg Materials får också uppföra anläggningar för sortering, krossning och transport av materialet samt leda bort inläckande dag- och grundvatten från täkterna. Kalkstenen används som råvara vid bolagets cementfabrik i Slite.

Tillståndet innehåller ett stort antal villkor om bland annat yt- och grundvatten, naturvärden, buller, vibrationer, damning och kemikaliehantering. Domstolen beviljade även Natura 2000-tillstånd och dispens från vissa bestämmelser i artskyddsförordningen.

Domstolen bedömde att täktverksamheten inte äventyrar den allmänna dricksvattenförsörjningen eller vattenuttag ur enskilda brunnar i täkternas närhet. Om verksamheten ändå skadar brunnar inom det fastställda påverkansområdet ska Heidelberg Materials ordna en alternativ dricksvattenförsörjning.

Bolaget ska investera 1,5 miljarder

Heidelberg Materials uppger att omkring 1,5 miljarder kronor ska investeras i skydds- och kompensationsåtgärder för vatten och natur på Gotland.

I åtagandena ingår enligt bolaget insatser som ska stärka dricksvattenförsörjningen. De planerade åtgärderna beräknas fördubbla den lokala kapaciteten för dricksvatten. Ett kontroll- och uppföljningsprogram ska användas för att följa effekterna och vid behov justera åtgärderna tillsammans med tillsynsmyndigheterna.

Investeringens storlek och den beräknade fördubblingen av dricksvattenkapaciteten är uppgifter från Heidelberg Materials. Effekterna har ännu inte uppnåtts utan är beroende av att åtgärderna genomförs och fungerar som planerat.

CCS-projektet är fortfarande pausat

Det långsiktiga täkttillståndet är en förutsättning för Heidelberg Materials planer på att bygga en anläggning för avskiljning och lagring av koldioxid, CCS, vid cementfabriken.

HD-beskedet innebär däremot inte att CCS-projektet har återstartat eller att finansieringen är klar. Utvecklingsarbetet är fortfarande pausat medan bolaget arbetar vidare med finansieringsfrågan.

Heidelberg Materials står fast vid ambitionen att genomföra satsningen. Enligt bolagets egen beräkning skulle anläggningen kunna minska Sveriges samlade klimatutsläpp med upp till fyra procent. Uppgiften är en prognos och inte ett uppmätt resultat.

Tillståndet undanröjer därmed den rättsliga osäkerheten kring den långsiktiga råvaruförsörjningen till cementfabriken. Det återstår fortfarande ett separat investerings- och finansieringsbeslut innan CCS-planerna kan förverkligas.