1. اصل اساسی در پس تأثیر محتوای کربن بر سختی سیمپیچهای سرد{{1} چیست؟
تقویت محلول جامد: اتم های کربن به صورت محلول های جامد بینابینی در شبکه فریت وجود دارند. از آنجایی که اتمهای کربن بسیار کوچکتر از اتمهای آهن هستند، شبکه آهن را منحرف میکنند و میدانهای تنش موضعی ایجاد میکنند و مانع حرکت نابجایی میشوند. این اعوجاج شبکه مقاومت ماده را در برابر تغییر شکل پلاستیک افزایش می دهد و در نتیجه سختی و استحکام را بهبود می بخشد.
تقویت تبدیل فاز و تعیین ریزساختار: محتوای کربن ریزساختار فولاد را تعیین می کند:
فولاد فوق-کم کربن (C ≤ 0.01%): ریزساختار تقریباً 100٪ فریت است. خود فریت نسبتا نرم است و سختی بسیار کمی دارد.
فولاد کم کربن (C 0.02% ~ 0.15%): فریت + مقدار کمی پرلیت. پرلیت مخلوط لایهای از فریت و سیمانیت (Fe3C، یک ترکیب بسیار سخت) است و سختی آن بسیار بیشتر از فریت است.
فولاد کربن متوسط (C 0.25% ~ 0.60%): نسبت پرلیت به طور قابل توجهی افزایش می یابد و در نتیجه سختی متوسطی ایجاد می شود.
فولاد پرکربن (C > 0.60%): سمنتیت بیشتری در ریزساختار ظاهر می شود و حتی کاربیدهای شبکه یا دانه ای تشکیل می شود که منجر به افزایش قابل توجه سختی می شود.
2. رابطه کمی بین محتوای کربن و سختی کویلهای نورد سرد{{1} چیست؟
تبدیل سختی: به عنوان مثال استفاده از کویلهای نورد سرد- بازپخت شده:
فولاد کم{0}کربن (مثلاً SPCC، C ≤ 0.12%): سختی تقریباً 50-70 HRB
فولاد کربن متوسط-(به عنوان مثال، 45#، C 0.42%~0.50%): سختی آنیل شده تقریباً HRB 80-90
فولاد کربن بالا (به عنوان مثال، 65Mn، C 0.62%~0.70%): سختی آنیل شده می تواند به HRB 90-100 یا بالاتر برسد.
سرد اضافی-سختی کاری نورد: برای{{1}کلافهای نورد سرد، سختی نهایی=(سختی ماتریس تعیینشده با محتوای کربن) + (سختی کاری ناشی از سرعت کاهش نورد سرد). در همان نرخ کاهش نورد سرد، به ازای هر 0.1٪ افزایش در محتوای کربن، سختی (HV) ممکن است 20-40 امتیاز افزایش یابد.
Nonlinear Characteristics: In the high-carbon range (>0.8% C)، شیب افزایش سختی به دلیل وجود سیمانیت شبکه در ریزساختار، تمایل به صاف شدن دارد، و حتی ممکن است منجر به افزایش شکنندگی به جای افزایش خطی سختی شود.
3. تفاوت در نرخ سخت کاری چیست؟
فولاد کم کربن{{0}: ظرفیت سخت کاری نسبتاً کمی دارد. سختی پس از نورد سرد افزایش مییابد، اما سرعت سخت شدن آهسته است و امکان کاهش بالا را بدون شکستن آسان فراهم میکند.
فولاد کربنی{{0}بالا: سرعت سخت شدن کار بسیار بالایی دارد. به دلیل وجود مقدار زیادی پرلیت و کاربید در ریزساختار اولیه، حرکت نابجایی در هنگام نورد سرد به شدت مانع می شود و در نتیجه سختی با افزایش سرعت کاهش افزایش می یابد و احتمال رسیدن به اشباع بیشتر می شود.
4. تفاوت در سختی بسته به شرایط تحویل چیست؟
حالت آنیل شده: نرم شده برای تسهیل پردازش و شکل گیری بعدی.
1/4 سخت، 1/2 سخت: سختی متوسط به دست آمده با کنترل نرخ کاهش نورد سرد.
حالت سخت کامل: سختی پس از نورد سرد با نرخ کاهش زیاد به حداکثر مقدار کربن برای این مقدار می رسد.
5. چگونه می توان محتوای کربن و فرآیند را بر اساس سختی مورد نیاز در تولید یا کاربرد انتخاب کرد؟
طراحی ترکیب بندی:
برای کاربردهایی که به سختی بسیار بالا نیاز دارند (مانند نوارهای فولادی فنری، تیغه های برش): فولاد کربن بالا (مثلاً 65Mn، C75S، SK5) باید انتخاب شود، زیرا سخت کاری به تنهایی نمی تواند سختی-فولاد کم کربن را به سطح مورد نیاز افزایش دهد.
برای کاربردهایی که به شکل پذیری عالی نیاز دارند (مثلاً قطعات کشیده شده عمیق): باید از فولاد بسیار-کم-کربن یا کم-کربن استفاده شود، زیرا بازپخت نمی تواند از بین رفتن انعطاف پذیری ناشی از محتوای کربن بالا را از بین ببرد.
جبران فرآیند:
تنظیم بازپخت: در فرآیندهای بازپخت مداوم یا زنگ{0}}، اگر محتوای کربن بالا در گرمای خاص تشخیص داده شود که منجر به سختی بالا میشود، میتوان دمای بازپخت را به طور مناسب افزایش داد یا زمان نگهداری را افزایش داد تا سختی از طریق تبلور مجدد و کروی شدن کاهش یابد.
تصفیه دمایی: برای فولادهای کربن متوسط- و{{1}بالا{{1}، گاهی اوقات از "بازپخت بحرانی" یا "بازپخت همدما" برای به دست آوردن یک ریزساختار خاص (مثلاً سوربیت) برای متعادل کردن سختی و چقرمگی استفاده میشود.
معیارهای کیفیت:
سختی کویلهای نورد سرد-را نمیتوان به سادگی از محتوای کربن استنباط کرد. در محتوای کربن یکسان، سختی نهایی به دلیل تفاوت در فرآیندهای کاهش نورد سرد و بازپخت می تواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد.
هنگام انتخاب مواد، کاربران باید هم به درجه (محدوده محتوای کربن مربوطه) و هم به شرایط تحویل (آنیل شده، 1/4 سخت، 1/2 سخت، کاملا سخت و غیره) توجه کنند.