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 بینابینی فریت ({0}}Fe) 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.
تبدیل فاز و تعیین ریزساختار: محتوای کربن ریزساختار فولاد را تعیین می کند:
فولاد کم کربن (C<0.25%): ریزساختار عمدتاً فریت با مقدار کمی پرلیت است. خود فریت نسبتاً نرم است و در نتیجه سختی کلی پایینی دارد.
فولاد کربن متوسط (C 0.25%~0.6%): نسبت پرلیت افزایش می یابد. پرلیت مخلوط لایهای از فریت و سمنتیت (Fe3C، یک ترکیب بسیار سخت) است که سختی آن بسیار بالاتر از فریت است.
فولاد با کربن بالا (C > 0.6%): سیمانیت بیشتری در ریزساختار ظاهر می شود، حتی کاربیدهای شبکه یا دانه ای تشکیل می دهد که به طور قابل توجهی سختی را افزایش می دهد.
2. آیا رابطه کمی بین محتوای کربن و سختی کویلهای نورد سرد- وجود دارد؟
فرمول تجربی: برای فولاد کربن گرم-نورد یا آنیل شده، استحکام کششی (متناسب با سختی) یک رابطه تقریباً خطی با محتوای کربن دارد.
اثر افزودنی سخت کاری نورد سرد: برای کلاف های نورد سرد-سختی نه تنها به محتوای کربن بلکه به نرخ کاهش نورد سرد نیز بستگی دارد. چگالی نابجایی در هنگام نورد سرد به شدت افزایش می یابد و در نتیجه کار سخت می شود.
روند کمی: در همان نرخ کاهش نورد سرد، افزایش 0.1٪ در محتوای کربن معمولاً منجر به افزایش قابل توجه سختی می شود (به عنوان مثال، HRB یا HV) (به عنوان مثال، HV ممکن است 20{7}}40 امتیاز افزایش یابد). با این حال، در محدوده پر کربن، به دلیل وجود فازهای شکننده در ریزساختار، میزان افزایش سختی تمایل به صاف شدن دارد.
اثر تمپرینگ: در فولادهای سرد- نورد شده، بازپخت شده یا گرم شده، تغییر سختی با محتوای کربن بسته به دمای اعتدال و رفتار بارش کاربید متفاوت است.
3. تفاوتها در مقادیر سختی معمولی و سناریوهای کاربردی برای کویلهای نورد سرد- با محدوده محتوای کربن متفاوت چیست؟
فولاد فوق{0}کم کربن: کمتر یا مساوی 0.01٪ (مانند فولاد IF)، در پانل های بدنه خودرو (درها، کاپوت ها) و قطعات پیچیده عمیق- استفاده می شود.
فولاد کم کربن: 0.02% ~ 0.15% برای روکش لوازم خانگی، قطعات عمومی مهر و موم شده و بسترهای قلع{2}} استفاده می شود.
4. چگونه فرآیند نورد سرد سختی اصلی تعیین شده توسط محتوای کربن را تغییر می دهد؟
تفاوت در میزان سخت شدن کار:
فولاد کم کربن: ظرفیت سخت کاری نسبتاً کم. اگرچه سختی پس از نورد سرد افزایش می یابد، اما سرعت سخت شدن آهسته است.
فولاد کربن بالا: میزان سخت شدن کار بسیار بالا. 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.
اثر افزایشی سختی نهایی:
سختی نهایی یک-کویل نورد سرد ≈ (سختی ماتریس تعیین شده توسط محتوای کربن) + (سختی کاری که توسط سرعت کاهش نورد سرد انجام می شود).
For example: A low-carbon steel cold-rolled coil (such as SPCC) with a large reduction rate (>50٪ ممکن است سختی (به عنوان مثال، HRB 85) بیشتر از یک فولاد کربن متوسط آنیل شده (به عنوان مثال، فولاد 45 # آنیل HRB 80) داشته باشد. بنابراین، سختی را می توان در یک محدوده خاص از طریق فرآیند نورد سرد تنظیم کرد تا نیازهای کاربردی مختلف را برآورده کند.
5. در تولید یا کاربرد، چگونه می توان محتوای کربن و فرآیند را با توجه به نیازهای سختی تنظیم کرد؟
طراحی ترکیب بندی:
هدف: اگر محصول نهایی به سختی بسیار بالا (مثلاً نوار فولادی فنری) نیاز دارد، باید فولاد کربن بالا{{3}(مثلاً 65Mn، C75S) انتخاب شود، زیرا سخت شدن کار به تنهایی نمیتواند سختی-فولاد کم کربن را به سطح مورد نیاز برساند.
انعطاف پذیری هدف: اگر شکل پذیری عالی مورد نیاز است (مثلاً کشش عمیق)، فولاد فوق-کم{3}}کربن یا کم{4}}کربن باید انتخاب شود، زیرا بازپخت نمی تواند افت انعطاف پذیری ناشی از محتوای کربن بالا را از بین ببرد.
جبران فرآیند:
جبران نوسانات محتوای کربن: در فرآیندهای بازپخت مداوم یا زنگ{0}، اگر حرارتی دارای محتوای کربن بیش از حد بالا باشد (که منجر به سختی بیش از حد بالا میشود)، میتوان دمای بازپخت را به طور مناسب افزایش داد یا زمان نگهداری را افزایش داد تا سختی تا محدوده هدف کاهش یابد (از طریق نرمکردن بازتولید مجدد).
معتاد شدن خواص مکانیکی: برای فولادهای متوسط- و-با کربن بالا، گاهی اوقات نرمترین حالت دنبال نمیشود. در عوض، یک مورفولوژی پرلیتی خاص (به عنوان مثال، سوربیت) از طریق "بازپخت بحرانی" یا "بازپخت همدما" برای متعادل کردن سختی و چقرمگی به دست می آید.
باورهای غلط رایج در قضاوت کیفیت: توجه به این نکته مهم است که سختی کویلهای نورد سرد-را نمیتوان به سادگی از محتوای کربن استنباط کرد. در محتوای کربن یکسان، سختی نهایی به دلیل نرخهای کاهش نورد سرد و فرآیندهای بازپخت میتواند بسیار متفاوت باشد. بنابراین، کاربران باید در هنگام استفاده از مواد، هم به درجه مواد (مرتبط با محدوده محتوای کربن) و هم به وضعیت عرضه (آنیل شده، 1/4 سخت، 1/2 سخت، کاملا سخت و غیره) توجه کنند.