1. Kas yra rekristalizacijos temperatūra? Kokia jo reikšmė šalto valcavimo{1}}ritinių gamybai?
Recrystallization temperature is generally defined as the minimum heating temperature at which a metal that has undergone severe cold deformation can complete recrystallization (>95%) per vieną valandą. Po šaltojo valcavimo plieno lakšto grūdeliai pailgėja ir suskaidomi, kaupia daug iškraipymo energijos ir yra nestabiliai sukietėjusioje būsenoje. Rekristalizacinio atkaitinimo tikslas yra šildyti metalą, kad būtų suteikta pakankamai energijos, kad atomai galėtų re-branduoluoti ir išaugti į naujus lygiagrečius grūdelius, taip pašalinant darbinį sukietėjimą ir atkuriant plastiškumą bei formuojamumą. Todėl norint plėtoti atkaitinimo procesus ir užtikrinti galutinį produkto veikimą, labai svarbu tiksliai nustatyti rekristalizacijos temperatūrą.
2. Kokie pagrindiniai veiksniai turi įtakos šaltai valcuotų ritinių rekristalizacijos temperatūrai?
Cheminė sudėtis (svarbiausia): legiruojantys elementai arba pliene esančios priemaišos (pvz., anglis, manganas, niobis, titanas ir kt.) trukdo atomų difuzijai ir grūdelių ribos migracijai, todėl žymiai padidina rekristalizacijos temperatūrą. Pavyzdžiui, grynai geležies reikia tik 450 laipsnių, o plienui, kuriame yra legiravimo elementų, reikia aukštesnės temperatūros. Smulkios nuosėdos, susidarančios dėl mikrolydinių elementų (tokių kaip Nb, Ti), stipriai suspaudžia grūdelių ribas, trukdo rekristalizacijai; todėl norint užbaigti rekristalizaciją, būtina kaitinti iki aukštesnės temperatūros (net ir viršijant jų lydymosi temperatūrą).
Šaltojo valcavimo sumažinimas: kuo didesnis šaltojo valcavimo sumažinimas, tuo stipresnis grūdų lūžimas ir tuo didesnė vidinė saugoma iškraipymo energija (varomoji jėga), todėl sumažėja perkristalizacijos temperatūra ir pailgėja pradžios laikas. Tyrimai rodo, kad šaltai deformacijai sumažinus nuo 52% iki 80%, tiek perkristalizacijos pradžios, tiek pabaigos temperatūra gali sumažėti 20-40 laipsnių.
Kaitinimo greitis ir laikymo laikas: greitiems kaitinimo procesams, tokiems kaip nuolatinis atkaitinimas, dėl itin trumpo buvimo kiekvienoje temperatūroje laikas reikalauja aukštesnės temperatūros, kad būtų skatinamas rekristalizavimas, taip padidinant perkristalizavimo temperatūrą. Ir atvirkščiai, jei laikymo laikas yra pakankamai ilgas, atomai turi pakankamai laiko difuzuoti ir susidaryti branduoliui, todėl sumažėja rekristalizacijos temperatūra.
Pradinis grūdelių dydis: kuo smulkesnis pradinis karštai-valcuotos medžiagos grūdelių dydis, tuo didesnė saugojimo energija po šalto valcavimo ir tuo žemesnė bus rekristalizavimo temperatūra.
3. Kaip realiai pramoninėje gamyboje nustatyti optimalią rekristalizavimo atkaitinimo temperatūrą tam tikrai plieno rūšiai?
Kietumo testas: tai klasikinis metodas. Šaltai valcuoti bandiniai vienodai atkaitinami skirtingomis temperatūromis (pvz., 1 val.), tada matuojamas jų kietumas kambario temperatūroje. Nubraižyta „kietumo-atkaitinimo temperatūros“ kreivė. Temperatūra, kurioje kietumas pradeda staigiai kristi, yra perkristalizacijos pradžios temperatūra, o temperatūra, kurioje kietumas pasiekia žemiausią tašką ir linkęs į plokščiakalnį, yra perkristalizacijos pabaigos temperatūra.
Metalografinis stebėjimas: iš skirtingų temperatūrų atkaitintų mėginių gaminami metalografiniai bandiniai, o jų mikrostruktūra stebima mikroskopu. Žemiausia temperatūra, kuriai esant pluoštinė deformuota struktūra regėjimo lauke visiškai virsta naujais lygiagrečiais grūdeliais, yra rekristalizacijos pabaigos temperatūra.
Kartu su našumo tikslais: nustačius rekristalizacijos temperatūros diapazoną, procesą reikia optimizuoti atsižvelgiant į galutiniam produktui reikalingas mechanines savybes (pvz., stiprumą, pailgėjimą, r{0}}vertę ir kt.). Pavyzdžiui, norint paskatinti grūdelių augimą ir gauti geresnę tekstūrą, gali prireikti aukštesnės-plieno tempimo nei visiško perkristalizavimo temperatūra. Gamindami HC340LA, inžinieriai palygino skirtingų procesų veikimą eksperimentuodami ir galiausiai nustatė 680 laipsnių šildymo ir laikymo schemą, siekdami užtikrinti, kad gaminio veikimas atitiktų standartus.
4.Kokie skirtumai tarp tikslinės auditorijos?
Atkaitinimas perkristalizuojant: pirmiausia naudojamas anglies plienui ir mažai-legiruotam plienui, kurie daugiausia yra vienfazės{1}} struktūros, pvz., feritas kambario temperatūroje.
Apdorojimas tirpalu: pirmiausia naudojamas labai -legiruotam plienui, pvz., austenitiniam nerūdijančiam plienui (pvz., 304, 316), kuris yra vienfazis aukštoje temperatūroje, bet kurio vienos fazės struktūra norima palaikyti kambario temperatūroje.
5. Kuo skiriasi pagrindiniai jų tikslai?
Rekristalizacinis atkaitinimas: Pagrindinis tikslas yra pašalinti kietėjimą dėl šalto valcavimo, suminkštinant medžiagą ir atkuriant jos plastiškumą formuojant naujus lygiagrečius grūdelius, taip palengvinant tolesnį apdorojimą. Tai pirmiausia pakeičia grūdų morfologiją ir neapima drastiškų fazės sudėties pokyčių.
Apdorojimas tirpalu: pagrindinis tikslas yra ištirpinti legiruojančius elementus (pvz., chromą ir karbidus) į matricą ir greitai aušinant juos „fiksuoti“ kambario temperatūroje, kad gautųsi persotintas kietas tirpalas. Pagrindinis jo tikslas – atkurti ir pagerinti atsparumą korozijai; medžiagos minkštinimas yra antraeilis dalykas.