1.Защо скоростта на охлаждане влияе върху твърдостта на студено{1}}валцуваните рулони? Какъв е основният принцип?
Продуктите на фазовата трансформация се различават: При бавно охлаждане атомите имат достатъчно време да дифундират, образувайки ферит и перлит (меки фази); при изключително бързо охлаждане атомите нямат достатъчно време да дифундират, което води до не-дифузионна фазова трансформация, образуваща мартензит (твърда фаза). Мартензитът е свръхнаситен твърд разтвор със силно изкривяване на решетката и висока плътност на дислокациите, като по този начин проявява изключително висока твърдост.
Морфологията на карбида е различна: за ниско{0}}въглеродна стомана бързото охлаждане предотвратява пълното агломериране на въглеродните атоми, образувайки фин цементит или пренаситени твърди разтвори, които осигуряват укрепване на дисперсията; бавното охлаждане води до груби карбиди и достатъчно омекване.
Размер на зърното: Бързото охлаждане потиска растежа на зърното, което води до по-фини зърна (укрепване на фините зърна, леко повишена твърдост); бавното охлаждане води до едри зърна и намалена твърдост.
2. За обикновени ниско{1}}въглеродни стоманени студеновалцовани рулони (като SPCC и DC01), как скоростта на охлаждане конкретно влияе върху твърдостта?
Бавно охлаждане на пещта (изключително бавна скорост на охлаждане, като напр<30℃/h): This results in coarse ferrite + coarse lamellar pearlite, with large grains. The hardness is lowest at this stage, with HRB typically between 35 and 50 (completely softened).
Въздушно охлаждане (средна скорост на охлаждане): Това води до фин ферит + фин ламеларен перлит (сорбит). Благодарение на рафинирането на зърното и намаленото междуслойно разстояние между перлитите, твърдостта се увеличава, като потенциално достига 55-65 HRB.
Въздушно охлаждане или охлаждане със спрей (сравнително бърза скорост на охлаждане): Ако скоростта на охлаждане е достатъчно бърза, в някои области може да се образува бейнит или дислокационен ферит с висока -плътност, което допълнително увеличава твърдостта; HRB може да надвишава 70.
Изключително бързо охлаждане (закаляване): Ако се охлажда директно с вода, ще се образува мартензит и твърдостта ще скочи до над HRC 30 (преобразуването в HRB е безсмислено поради изключителната твърдост).
3.Как може да се използва скоростта на охлаждане за контролиране на твърдостта на стомана с висока -якост (като DP стомана) на производствена линия за непрекъснато отгряване?
Цел: Получаване на дву{0}}фазова микроструктура от мек ферит + твърд мартензит, постигаща ниска граница на провлачване, висока якост на опън и добро закаляване при работа.
Контрол на процеса: Стоманеният лист се нагрява до дву-фазовата област (приблизително 770~830 градуса) в зоната на отгряване, в която точка микроструктурата е ферит + аустенит.
Ключова стъпка: След това трябва да се използва изключително бързо охлаждане (ултра-бързо охлаждане), обикновено над 30 градуса/s и дори над 100 градуса/s.
Механизъм: Тази бърза скорост на охлаждане е достатъчна, за да попречи на превръщането на аустенита в перлит или бейнит, принуждавайки го да се трансформира в мартензит при по-ниска температура.
Резултат от твърдост: Ако скоростта на охлаждане не е достатъчно висока, ще се образува перлит или бейнит, което ще доведе до недостатъчна якост на опън и твърдост в крайния продукт, което го прави неподходящ за двуфазна -стомана. Следователно скоростта на охлаждане директно определя съотношението на твърдата фаза (мартензит) и крайната твърдост в DP стоманата.
4.Освен повишената твърдост, какви други негативни ефекти може да причини прекалено бързото охлаждане?
Повишена крехкост: Ако скоростта на охлаждане е твърде бърза, което води до прекомерно образуване на мартензит, пластичността на материала ще намалее рязко, удължението ще намалее и ще настъпи напукване директно по време на щамповане.
Дефекти във формата на листа (вълнообразен/изкривен): Изключително бързото охлаждане (особено закаляване с вода или охлаждане с мощна струя) генерира огромно топлинно напрежение в лентата. Неравномерното охлаждане може да причини сложни проблеми с формата на листа (като вълнообразност на ръба, вълнообразност в центъра).
Риск от стареене: За някои видове стомана, ако бързото охлаждане не е последвано от подходяща обработка за стареене, разтворените въглеродни атоми ще се утаят по време на последващо съхранение при стайна температура или боядисване, което води до повишена твърдост и намалена якост (естествено стареене).
Непостоянна производителност: При камбановидно отгряване скоростта на охлаждане на стоманената намотка е по-бърза в краищата и по-бавна в сърцевината. Тази разлика в скоростта на охлаждане директно води до неравномерна твърдост в серпентината (по-твърди ръбове, по-мека сърцевина), което влияе върху последователността на последващата обработка от потребителя.
5. При действително производство, как да проектираме процеса на охлаждане въз основа на целевата твърдост?
Определете целевата производителност: Първо, изяснете необходимия диапазон на твърдост на клиента (напр. изискване на мек материал с HRB 45-55 или стомана с висока якост с якост на опън от 780MPa).
Запитване за CCT крива (преходна крива на непрекъснато охлаждане): За конкретни марки стомана, консултирайте се с техните CCT криви. Тази крива ясно казва на инженерите-технологи: при каква скорост на охлаждане, каква микроструктура ще се получи и приблизителната твърдост.
Изберете метод на охлаждане:
За най-мекото (дълбоко изтегляне) изберете изключително бавно охлаждане (напр. бавно охлаждане в камбанна пещ или въздушно охлаждане след задържане).
За умерена твърдост (обикновено щамповане) изберете контролирано охлаждане (секцията за бавно охлаждане в непрекъсната линия за отгряване).
За висока якост (DP стомана, MS стомана) изберете бързо охлаждане + прецизно над-стареене.
Проверка и настройка: След производството извършете тест за твърдост и металографски анализ, за да потвърдите, че скоростта на охлаждане отговаря на проектната цел. Ако твърдостта е твърде висока, това означава, че скоростта на охлаждане е твърде бърза и скоростта на охлаждане трябва да се намали или температурата/времето на над{1}}стареене трябва да се увеличи; ако твърдостта е твърде ниска (стоманата с висока -якост не отговаря на стандарта), това означава, че скоростта на охлаждане е недостатъчна и капацитетът на охлаждане трябва да се подобри.