1.Wat is het basisprincipe achter de manier waarop het koolstofgehalte de hardheid van koud-gewalste rollen beïnvloedt?
Versterking van vaste oplossingen: Koolstofatomen bestaan als interstitiële vaste oplossingen binnen het ferrietrooster. Omdat koolstofatomen veel kleiner zijn dan ijzeratomen, vervormen ze het ijzerrooster, waardoor plaatselijke spanningsvelden ontstaan en de beweging van dislocaties wordt belemmerd. Deze roostervervorming verhoogt de weerstand van het materiaal tegen plastische vervorming, wat resulteert in verbeterde hardheid en sterkte.
Versterking van fasetransformatie en bepaling van de microstructuur: Het koolstofgehalte bepaalt de microstructuur van staal:
Ultra-koolstofarm staal (C ≤ 0,01%): de microstructuur is bijna 100% ferriet. Ferriet zelf is relatief zacht en heeft een extreem lage hardheid.
Koolstofarm staal (C 0,02%~0,15%): Ferriet + een kleine hoeveelheid perliet. Pearliet is een gelaagd mengsel van ferriet en cementiet (Fe₃C, een extreem harde verbinding) en de hardheid is veel hoger dan die van ferriet.
Middelmatig koolstofstaal (C 0,25%~0,60%): Het aandeel perliet is aanzienlijk verhoogd, wat resulteert in een matige hardheid.
Hoog koolstofstaal (C > 0,60%): Er verschijnt meer cementiet in de microstructuur en er worden zelfs netwerk- of korrelvormige carbiden gevormd, wat resulteert in een aanzienlijke toename van de hardheid.
2.Wat is de kwantitatieve relatie tussen het koolstofgehalte en de hardheid van koud-gewalste rollen?
Hardheidsconversie: als voorbeeld nemen we gegloeide koud-gewalste rollen:
Laag-koolstofstaal (bijv. SPCC, C ≤ 0,12%): hardheid ongeveer HRB 50-70
Middelmatig-koolstofstaal (bijv. 45#, C 0,42%~0,50%): gegloeide hardheid ongeveer HRB 80-90
Hoog-koolstofstaal (bijv. 65Mn, C 0,62%~0,70%): de gegloeide hardheid kan HRB 90-100 of hoger bereiken
Extra verharding bij koud{0}}walswerk: voor koud-gewalste rollen, eindhardheid=(matrixhardheid bepaald door het koolstofgehalte) + (verharding bij het koudwalsen, bijgedragen door de mate van reductie bij koudwalsen-). Bij hetzelfde reductiepercentage bij koudwalsen kan voor elke toename van het koolstofgehalte met 0,1% de hardheid (HV) met 20-40 punten toenemen.
Nonlinear Characteristics: In the high-carbon range (>0,8%C), neigt de helling van de hardheidstoename af te vlakken als gevolg van de aanwezigheid van netwerkcementiet in de microstructuur, en kan zelfs leiden tot verhoogde brosheid in plaats van een lineaire toename in hardheid.
3.Wat zijn de verschillen in de mate van verharding van het werk?
Laag-koolstofstaal: heeft een relatief lage hardingscapaciteit. De hardheid neemt toe na koudwalsen, maar de hardingssnelheid is langzaam, waardoor hoge reductiesnelheden mogelijk zijn zonder gemakkelijk te barsten.
Hoog-koolstofstaal: heeft een extreem hoge verhardingssnelheid. Vanwege de grote hoeveelheid perliet en carbiden die al in de initiële microstructuur aanwezig zijn, wordt de dislocatiebeweging ernstiger belemmerd tijdens koudwalsen, wat resulteert in een scherpe toename van de hardheid bij toenemende reductiesnelheid, en is het waarschijnlijker dat verzadiging wordt bereikt.
4.Wat zijn de verschillen in hardheid afhankelijk van de leveringstoestand?
Gegloeide staat: verzacht om daaropvolgende verwerking en vorming te vergemakkelijken.
1/4 hard, 1/2 hard: Gemiddelde hardheid verkregen door regeling van de reductiesnelheid bij koudwalsen.
Volledige harde toestand: De hardheid bereikt de maximale waarde voor dit koolstofgehalte na koudwalsen met een grote reductiesnelheid.
5. Hoe selecteert u het koolstofgehalte en het proces op basis van de hardheidsvereisten bij productie of toepassing?
Samenstelling ontwerp:
Voor toepassingen die een extreem hoge hardheid vereisen (bijv. verenstalen strips, snijmessen): hoog-koolstofstaal (bijv. 65Mn, C75S, SK5) moet worden geselecteerd, omdat harden alleen de hardheid van laag-koolstofstaal niet op het vereiste niveau kan brengen.
Voor toepassingen die uitstekende vervormbaarheid vereisen (bijvoorbeeld diep-getrokken onderdelen): ultra-laag-koolstofstaal of laag-koolstofstaal moet worden gebruikt, omdat uitgloeien het plasticiteitsverlies veroorzaakt door een hoog koolstofgehalte niet kan elimineren.
Procescompensatie:
Aanpassing van het gloeiproces: Als bij continu gloei- of klok{0}}-gloeiprocessen een hoog koolstofgehalte in een bepaalde hitte wordt gedetecteerd, wat resulteert in een hoge hardheid, kan de gloeitemperatuur op passende wijze worden verhoogd of de houdtijd worden verlengd om de hardheid te verminderen door middel van herkristallisatie en sferoïdisatie.
Temperatuurbehandeling: Voor staalsoorten met middelmatig- en hoog-koolstofgehalte wordt soms "kritisch gloeien" of "isothermisch gloeien" gebruikt om een specifieke microstructuur (bijvoorbeeld sorbiet) te verkrijgen om de hardheid en taaiheid in evenwicht te brengen.
Kwaliteitscriteria:
De hardheid van koud-gewalste rollen kan niet eenvoudigweg worden afgeleid uit het koolstofgehalte. Bij hetzelfde koolstofgehalte kan de uiteindelijke hardheid aanzienlijk variëren als gevolg van verschillen in de reductie- en ontlatingsprocessen bij koudwalsen.
Bij het selecteren van materialen moeten gebruikers letten op zowel de kwaliteit (overeenkomend koolstofgehalte) als de leveringsconditie (gegloeid, 1/4 hard, 1/2 hard, volledig hard, enz.).