1. Какъв е основният принцип зад това как силицият влияе върху ефективността на щамповане на студено{1}}ролби?
Укрепващ ферит: Силициевите атоми съществуват във ферит под формата на заместващ твърд разтвор, причинявайки изкривяване на решетката и възпрепятствайки движението на дислокациите, като по този начин увеличават здравината и твърдостта на стоманата. Проучванията показват, че по-високите съдържания на C и Si водят до по-висока якост и твърдост, но по-ниско удължение при студено{1}}валцувани листове.
Намалена пластичност: Укрепващият ефект на силиция е нож с две{0}}остриета-като увеличава здравината, той значително намалява пластичността и пластичността на материала. За щамповането пластичността е ключов показател; намалената пластичност означава, че материалът е по-склонен към напукване по време на деформация.
Основно въздействие върху производителността на щамповането: Ефективността на щамповането изисква материалите да имат добри способности за пластичен поток. Повишено съдържание на силиций → повишена якост → намалена пластичност → намален капацитет на крайна деформация → по-склонен към напукване по време на щамповане. Затова съдържанието на силиций образно се описва като „колкото по-малко, толкова по-добре“.
2. Какъв е количественият ефект на съдържанието на силиций върху ефективността на щамповането?
Компромис-между здравина и пластичност: Академичните изследвания показват, че когато съдържанието на силиций се увеличи от 0,008% на 0,054%, якостта на ниско{3}}въглеродните-студеновалцувани стоманени листове се увеличава значително, докато удължението (индекс на пластичност) намалява значително. Това означава, че прозорецът за щамповане на материала се стеснява.
Строги ограничения върху стоманата за дълбоко{0}}изтегляне: За части, изискващи сложно формоване-за дълбоко изтегляне, обикновено се изисква съдържанието на силиций да се контролира на по-малко или равно на 0,03%. Например, дълбоко{4}}студеновалцована лентова стомана с висок коефициент на пластична деформация (r По-голямо или равно на 2,0) има проектен състав на Si По-малък или равен на 0,03%.
Специфични граници на съдържанието на силиций за различни степени:
Степен на -дълбоко изтегляне SPCC: Si По-малко или равно на 0,10%
Q195 (подходящ за общо щамповане): Si По-малко или равно на 0,30%
Специална -стомана за дълбоко изтегляне (напр. клас DC04): често изисква Si По-малко или равно на 0,03%
Оптимален прозорец на процеса: Проучванията показват, че когато съдържанието на C е 0,005%-0,010%, съдържанието на Si е по-малко или равно на 0,012%, а степента на намаляване на студеното валцуване е 40%-50%, могат да се получат студено валцувани листове, които отговарят на техническите изисквания.
3. Защо изискванията за съдържание на силиций за студеновалцувани стоманени листове, използвани при дълбоко изтегляне, са толкова строги?
Изисквания за коефициент на пластична деформация (r-стойност): Основният показател за ефективност на дълбоко-изтегляне е коефициентът на пластична деформация (r-стойност) (отразяващ устойчивостта на материала на изтъняване). Дълбоко{4}}стоманата изисква напречна r-стойност, по-голяма или равна на 2,0. Укрепването на силиция в твърд разтвор пречи на образуването на благоприятни текстури, намалявайки стойността на r-.
Консенсус за традиционните процеси: Учебниците ясно посочват, че стоманените листове за дълбоко{0}}изтегляне „не използват феросилициева деоксидация, а вместо това използват стомана с ръбове с изключително ниско съдържание на силиций“. Това е така, защото наличието на силиций намалява пластичността, което е вредно за формирането на сложни форми.
Съображения за качество на повърхността: Високото съдържание на силиций може да причини повърхностни дефекти в стоманата. Изследване от Североизточния университет показва, че дефектите на надлъжните ивици, появяващи се след щамповане на студено валцувани листове, са свързани със съдържанието на силиций.
Сравнение на типични приложения:
Обикновени щамповани части (напр. корпуси на уреди): Q195 (Si По-малко или равно на 0,30%) могат да се използват.
Сложни части за дълбоко{0}}изтегляне (напр. вътрешни панели на автомобилни врати): трябва да се използва стомана за дълбоко изтегляне-клас DC04/DC06 (Si По-малко или равно на 0,03%).
4. Какви специфични отрицателни въздействия има прекомерното съдържание на силиций върху процеса на щамповане?
Повишен риск от напукване: Усиленият- силиций ферит увеличава границата на провлачване и якостта на опън на материала, но намалява равномерното удължение. По време на щамповане, когато локалната деформация надвишава крайната пластичност на материала, възниква якостно счупване. Примерите показват, че пукнатини често се появяват под филето на поансона или на страничната стена, тъй като материалът в напуканата зона не може да предаде сили на формоване, надвишаващи неговата якост на опън.
Увеличено пружинно връщане: Силиконът увеличава границата на провлачване, което води до увеличено пружинно връщане в щампованите части, което влияе върху точността на размерите.
Риск от повърхностни дефекти: Високо{0}}силициевата стомана може да образува повърхностен обогатен слой по време на непрекъснато отгряване, което да повлияе на последващото качество на покритието. Изследванията в Североизточния университет се фокусираха специално върху „автомобилната стомана с ниско-силиций, високо-алуминий“ точно защото прекомерното съдържание на силиций влияе върху качеството на повърхността.
Влошена ефективност на поцинковане: За щамповани части, изискващи горещо поцинковане, прекомерното съдържание на силиций води до намалена адхезия на покритието и появата на петна без покритие.
Типичен режим на повреда: Когато дадена част има недостатъчна пластичност поради прекомерно съдържание на силиций, тя често проявява крехко счупване-повърхността на счупването е плоска и няма очевидно образуване на шия, което е в рязък контраст с пластичното счупване с добра пластичност.
5. Как съвременната технология може да се справи с отрицателните въздействия на силиция?
Предистория на изследването: Високото съдържание на силиций в настоящите стомани с висока{0}}якост може да доведе до множество дефекти. Ето защо изследователската тенденция е да се замени силицият с алуминий.
Технически предимства:
Алуминият също е елемент за укрепване на твърд разтвор, но той уврежда пластичността по-малко от силиция.
Алуминият подобрява адхезията на покритието и повишава качеството на повърхността.
Алуминият спомага за постигането на благоприятни текстури и повишава r-стойността.
Практически резултати: Изследванията в Североизточния университет успешно демонстрираха осъществимостта на подхода „алуминий-за-силиций“, разработвайки нов клас стомана, който отговаря както на изискванията за якост, така и на пластичност, като същевременно предлага добро качество на повърхността и производителност при поцинковане.
Препоръки за избор на материал: За части, изискващи както висока якост, така и добра производителност на щамповане, се предпочитат стомани с ниско-силиций-съдържащи-висока{2}}якост, тъй като те постигат по-добър баланс между здравина, пластичност и качество на повърхността.