Volvo Lastvagnar

När Volvo Lastvagnar ville studera den mikromekaniska responsen hos sammanfogningszonen hos nitrokarburerat stål samarbetade de med RISE. Projektgruppen, som även bestod av företaget Bodycote, KTH och forskningsinstitutet Helmholtz-Zentrum Hereon, beslutade sig för att använda synkrotronteknik.

Synkrotrontekniken är oöverträffad

 Varje år produceras mer än en miljon motorväxlar på Volvo Lastvagnar med hjälp av nitrokarburerande värmebehandling. Denna ytvärmebehandling ger utmattningshållfasthet, korrosionsskydd och låg distorsion. Den resulterande mikrostrukturen är emellertid ganska komplex och svår att karakterisera. Därför är det mycket utmanande att skräddarsy sina egenskaper. För att utveckla bättre processkontrollmetoder, som är prediktiva och tar hänsyn till legeringsinnehåll, krävs en detaljerad förståelse för hur stålkvalitet och bearbetning förändrar ytmikrostrukturen. För att få denna förståelse är synkrotrontekniken aldrig tidigare skådad. I en pilotstudie identifierade Volvo Lastvagnar och RISE 2D- och 3D-XRD-mappning som den mest lovande synkrotrontekniken för att studera nitrokarburerade drivlinans komponenter.

Två olika värmebehandlingar 

I projektet undersöktes tre olika stålvarianter med två olika värmebehandlingar. Från dessa komponenter utfördes en komplex provberedning med nedsänkt gnistbildning och FIB (fokuserad jonstråle). Detta gjorde det möjligt att kartlägga kristallstrukturen i transmission med röntgendiffraktion vid synkrotronen med samtidig laddning via nanointryck. Totalt 142 timmars stråletid genomfördes vid två olika tillfällen på Petra III och beamline P03 MiNaXs. Experimenten har genomfördes av projektgruppen Bodycote, Volvo Trucks och RISE i samarbete med KTH och Helmholtz-Zentrum Hereon. Under experimentet fångades det mikromekaniska svaret genom att först identifiera närvarande kristallina faser och sedan skapa ett töjningsfält från förändringen i positionen för diffraktionstopparna med ökande töjning. 

Målet är ytförbättring 

Denna studie ligger nu till grund för ett uppföljningsprojekt som pågår fram till 2025. I detta projekt är syftet att använda synkrotronbaserade experimentella in-situ verktyg för att möjliggöra att den komplexa ytmikrostrukturen hos nitroförkolade stålkomponenter kan skräddarsys för en given applikation och därigenom erbjuda optimal prestanda. Det kan påverka branschens innovationsförmåga och resurseffektivitet och svarar mot behovet av att använda mer miljövänliga processer för ytförbättring.