1.Čo presne znamená rýchlosť žíhania? Ako to ovplyvňuje výkon?
Pri tepelnom spracovaní za studena-valcovaných zvitkov predstavuje „rýchlosť žíhania“ komplexný koncept, ktorý zahŕňa najmä:
Rýchlosť ohrevu: Rýchlosť, ktorou teplota stúpa z izbovej teploty na cieľovú teplotu žíhania.
Doba výdrže/namáčania: Doba zotrvania pri cieľovej teplote.
Rýchlosť ochladzovania: Rýchlosť, ktorou teplota klesá z teploty žíhania na teplotu miestnosti.
Ovplyvňujúci mechanizmus: Zmeny rýchlosti v podstate menia čas atómovej difúzie a hnaciu silu fázovej transformácie. Zvitky valcované za studena- sú v stave skladovania s vysokou-energiou- a v každej fáze procesu ohrevu a chladenia dochádza k eliminácii dislokácií, tvorbe jadier a rastu zŕn, zrážaniu karbidov alebo fázovej transformácii. Rýchlosť priamo určuje, či sa tieto procesy môžu vyskytnúť a do akej miery, čo v konečnom dôsledku ovplyvňuje pevnosť, plasticitu a tvárnosť materiálu.
2.Ako ovplyvňuje rýchlosť ohrevu a rýchlosť konečný výkon?
Rýchly ohrev (napr. kontinuálna žíhacia linka):
Výhody: Vysoká rýchlosť nukleácie zŕn, ľahké získanie jemných a rovnomerných rekryštalizovaných zŕn. Zároveň je vďaka krátkej dobe zotrvania pri vysokej teplote- minimálny rast zrna, čo vedie k vyššej pevnosti a lepšej húževnatosti.
Nevýhody: Ak je rýchlosť ohrevu príliš vysoká a rozloženie teplôt je nerovnomerné, môže dôjsť k neúplnej lokálnej rekryštalizácii, čo má za následok zmiešané zrná (zmes veľkých a malých zŕn), ktoré ovplyvňujú výkon razenia.
Pomalé ohrievanie (napr. hlboké-balenie oceľových zvitkov v zvonovej -peci):
Výhody: Malý teplotný rozdiel medzi vnútornou a vonkajšou stranou oceľovej cievky, dobrá synchronizácia transformácie mikroštruktúry, výhodná pre úplné zotavenie a sféroidizáciu karbidov v hrubých plechoch alebo akostiach ocele s komplexným zložením.
Nevýhody: Dlhý čas ohrevu umožňuje viac času na rast zŕn, čo má zvyčajne za následok hrubšie zrná a mierne nižšiu medzu klzu v konečnom produkte, ale potenciálne lepšie predĺženie (za predpokladu, že sa zabráni prehriatiu).
3.Ako určuje rýchlosť chladenia konečné vlastnosti za studena-valcovaných oceľových plechov? Prečo niektoré vyžadujú rýchle chladenie, zatiaľ čo iné vyžadujú pomalé chladenie?
Rýchlosť ochladzovania je najkritickejším faktorom určujúcim mikroštruktúru a pevnosť konečnej fázovej transformácie, konkrétne v závislosti od triedy ocele a cieľových vlastností:
Pomalé chladenie (chladenie pece alebo pomalé chladenie vzduchom):
Použiteľné scenáre: Bežné nízko{0}}uhlíkové oceľové hlboké{1}}ťažné dosky, plne žíhané materiály.
Vplyv na výkon: Pomalé chladenie umožňuje, aby sa austenit pri vysokých teplotách úplne rozložil na hrubý ferit a perlit, čo má za následok najjemnejšiu a najtvárnejšiu mikroštruktúru, ktorá uľahčuje extrémne hlboké ťahanie. Zabraňuje tiež vytváraniu vnútorného stresu.
Rýchle chladenie (chladenie vzduchom, chladenie valcom alebo ochladzovanie vodou):
Použiteľné scenáre: Dvoj{0}}fázová oceľ (DP oceľ), martenzitická oceľ (MS oceľ), vytvrdzovacia- oceľ (BH oceľ).
Vplyv na výkon:
DP Steel: Rýchle chladenie (prostredníctvom ultra{0}}rýchleho chladiaceho systému) sa používa na zamedzenie transformačných zón perlitu a bainitu, čo umožňuje transformáciu austenitu na martenzit, čím sa dosahuje nízka medza klzu a vysoká pevnosť v ťahu.
BH Steel: Po rýchlom ochladení je potrebné primerané{0}}starnutie na kontrolu obsahu rozpusteného uhlíka.
Austenitická nehrdzavejúca oceľ: Rýchle ochladenie (roztoková úprava) má rozpustiť karbidy v matrici a zabrániť ich zrážaniu na hraniciach zŕn, čo by viedlo k medzikryštalickej korózii.
4. Aké špecifické výkonnostné chyby môžu vyplynúť z nesprávnej kontroly rýchlosti žíhania?
Ak je chladenie príliš pomalé:
Pre DP oceľ: Oblasti, ktoré by mali tvoriť martenzit, sa stávajú perlitom, čo vedie k výraznému zníženiu pevnosti a nespĺňajú normy pre oceľ s vysokou-pevnosťou.
Pre povrchy s povrchovou úpravou: Pomalé ochladzovanie môže spôsobiť hromadenie a oxidáciu legujúcich prvkov (ako je Mn a Cr) na povrchu, čo ovplyvňuje priľnavosť náteru.
Ak je chladenie príliš rýchle:
Pre bežnú hlbokoťažnú-oceľ: Vyrobí sa viac voľného cementitu alebo jemného perlitu, čo má za následok vyššiu tvrdosť a zvýšenú náchylnosť na praskanie počas razenia; alebo môže vzniknúť väčšie vnútorné napätie, ktoré vedie k zlému tvaru plechu.
Pre IF oceľ (oceľ bez intersticiálnych{0}}atómov): Nadmerné chladenie môže spôsobiť zrážanie jemných karbidov, čím sa zničia vlastnosti čistého feritu ocele bez{1}}intersticiálnych atómov a zhorší sa výkon pri hlbokom-ťahovaní (zníženie hodnoty r-).
Ak je ohrev/chladenie nerovnomerné (rozdiel rýchlosti):
Pri zvonovom žíhaní typu - povedie vyššia rýchlosť ochladzovania na okrajoch cievky a nižšia rýchlosť ochladzovania v jadre k nerovnomernému výkonu (kolísanie vlastností cievky) v dôsledku tvrdšej hrany a mäkšieho jadra.
5. Ako v skutočnej výrobe navrhujeme rýchlosť žíhania na základe cieľového výkonu?
Pre výrobky vyžadujúce extrémne zmäkčenie (napr. SPCC, hlbokoťažná- oceľ DC01):
Stratégia: Použite dlhodobé udržiavanie pod kritickou teplotou alebo extrémne pomalé chladenie. Cieľom je umožniť, aby karbidy úplne sferoidizovali a agregovali, a aby feritové zrná dostatočne rástli a dosiahli čo najnižšiu tvrdosť.
Pre výrobky vyžadujúce vysokú pevnosť a vysokú plasticitu (napr. duplexná oceľ DP780):
Stratégia: Použite rýchly ohrev + rýchle ochladenie. Rýchle zahrievanie inhibuje regeneráciu a podporuje rekryštalizáciu na zjemnenie zŕn; rýchle ochladenie uhasí martenzit. Potom sa vykoná krátka pauza pri určitej teplote (časť nadmerného{3}}starnutia), aby sa odstránilo vnútorné napätie a kontroloval sa stupeň rozkladu martenzitu.
Pre produkty vyžadujúce dobrú povrchovú úpravu a tvarovateľnosť (napr. automobilové vonkajšie panely):
Stratégia: Presne kontrolujte teplotu a čas namáčania, aby ste predišli abnormálnemu rastu zŕn (čo vedie k pomarančovej kôre pri razení). Rýchlosť ochladzovania sa musí zhodovať s predĺžením pre vyhladenie (temper rolling), aby sa zabránilo predĺženiu medze klzu (sklzové čiary).
Pre vysokú-uhlíkovú oceľ alebo legovanú oceľ:
Stratégia: Extrémne pomalé ochladzovanie (alebo izotermická transformácia) je zvyčajne potrebné, aby sa zabránilo tvorbe martenzitu, ktorý by viedol k nadmernej tvrdosti, ktorá by znemožňovala obrábanie a súčasne podporovala sféroidizáciu karbidov.