# Savonia-artikkeli: MaTek-hankkeen tutkimus ADI-valuraudasta, osa 1 - Savonia-AMK

> Savonia-ammattikorkeakoulu on tutkinut yhteistyössä Savon koulutuskuntayhtymän sekä Itä-Suomen yliopiston kanssa erilaisia näytekappaleita MaTek-hankkeessa.

## Johdanto
Savonia-ammattikorkeakoulu on tutkinut yhteistyössä Savon koulutuskuntayhtymän sekä Itä-Suomen yliopiston kanssa erilaisia näytekappaleita MaTek-hankkeessa. Yhteistyötä on kehitetty paremmin alueen monipuolisia tarpeita vastaaviksi.

MaTek-hankkeen vaurioanalyysin tutkimuskohteena selvitettiin Yara Oy:n kanssa ADI-pallografiittivaluraudasta valmistetun tuotteen ominaisuuksia sekä vaurioiden mahdollisia syitä. Tässä ensimmäisessä osassa keskitytään ADI-valurautojen teoriaan.

## Pallografiittivalurauta
Pallografiittivalurautaa saadaan, kun valurautaan lisätään pieniä määriä magnesiumia (noin 0,05 %) grafiitin ydintymiskeskuksiksi. Tällöin grafiitti muodostuu pallomaiseksi eikä suomumaiseksi kuten harmaalla valuraudalla. Hiilipitoisuus on korkea, 3,5 – 3,9 % (SFS-EN 1563:2018, Valuatlas).

Valuraudat jaetaan grafiittia sisältäviin ja valkoiseen valurautaan. Grafiittisten valurautojen ominaisuudet riippuvat metallisen perusmassan eli matriisin tyypistä.

*   **Tärkeimmät seosaineet:** Hiili (C) ja pii (Si).
*   **Palloutumista ehkäisevät aineet:** Karbideja muodostavat aineet kuten Cr, Mo, V ja Mn. Haitta-aineet kuten Bi, Te, Sb, Pb, Se, As, Ti ja Al estävät pallojen muodostumista.
*   **Palloutumista edistävät aineet:** Mg, Ca, Ce, Sr ja Ba.

Pallografiittivaluraudassa (GJS) grafiitti on satunnaisesti jakaantuneina erillisinä pallomaisina partikkeleina raudan matriisissa. Lujuusominaisuuksia parantaa grafiittipallojen pieni koko sekä tasainen jakautuminen.

## ADI-valurauta (Austempered Ductile Iron)
ADI on lämpökäsiteltyä (austemperoitua) pallografiittivalurautaa, jolla on erinomaiset mekaaniset ja tribologiset ominaisuudet. Niitä käytetään erityisesti kaivosteollisuudessa, mutta käyttö on laajentunut muuallekin teollisuuteen.

*   **Austemperointi:** Valuraudan rautafaasiin muodostuu ausferriittinen matriisi (austeniitti-ferriitti), jolla on suuri lujuus ja hyvä sitkeys. Ausferriittinen matriisi muokkauslujittuu käytön aikana austeniitin muuttuessa martensiitiksi.
*   **Bainiittinen rakenne:** Nopeammalla jäähdytyksellä ja sopivalla seostuksella matriisiin voidaan saada bainiittinen rakenne, joka koostuu ferriitistä ja hienojakoisista sementiittikiteistä.

Standardi SFS-EN 1563:2018 käsittelee pallografiittivalurautoja, kun taas SFS-EN 1564:2011 käsittelee ausferriittisiä pallografiittivalurautoja.

## Tutkimusmenetelmät ja havainnot
Tutkimuksessa otettiin kuvia murtopinnoista eri suurennoksilla murtumismekanismien ja mahdollisten valuvirheiden tutkimiseksi. Mikrorakennetutkimusta varten tehtiin hieitä.

Alustavat havainnot osoittivat vaihtelua grafiitin palloutumisessa: joillakin alueilla oli liikaa palloutumatonta grafiittia, kun taas toisilla alueilla palloutuminen oli hyvä. Tutkimus viittaa siihen, että valussa on ollut haasteita, ja mikrorakennetutkimus täydentää murtopintojen tarkastelusta saatua kuvaa.

## Lähteet
*   Valuatlas – Valimotekniikan perusteet, Valuraudat
*   SFS-EN 1563:2018 Valut. Pallografiittivaluraudat
*   SFS-EN 1564:2011 Valut. Ausferriittiset pallografiittivaluraudat
*   SFS EN ISO 945-1:2019 Valurautojen mikrorakenne. Osa 1 grafiitin luokittelu visuaalisesti
*   Valuatlas – Rauta, teräs ja metallivalujen valuviat
*   Valuatlas – Valimon aiheuttamat valuviat
*   Uudistettu Miekk-ojan Metallioppi, Simo-Pekka Hannula, Eero Haimi, Veikko Lindroos, 2020

**Kirjoittajat:**
Mika Mäkinen, Arvo Tiilikainen, Jussi Asikainen, Savonia-ammattikorkeakoulu