1.Wat is de oorzaak?
Staal heeft een op het lichaam-gecentreerde kubieke kristalstructuur. In deze structuur neemt het vermogen van dislocaties om tussen atomen te bewegen aanzienlijk af naarmate de temperatuur daalt.
Wanneer de temperatuur onder een bepaalde kritische waarde daalt (de zogenaamde ductiele-brosse overgangstemperatuur), gaat het materiaal over van ductiele breuk (vergezeld van aanzienlijke plastische vervorming) naar brosse breuk (plotselinge breuk met vrijwel geen plastische vervorming).
2.Wat zijn de verergerende effecten van het koudwalsproces?
Arbeidsharden: Koudwalsen is een plastisch vervormingsproces bij kamertemperatuur, wat leidt tot korrelvervorming en verhoogde dislocatiedichtheid, waardoor de sterkte en hardheid van het materiaal wordt verbeterd, maar de plasticiteit en taaiheid wordt verminderd. Deze inherente toestand van lage plasticiteit verslechtert verder bij lage temperaturen.
Interne spanning: Het koudwalsproces laat aanzienlijke interne spanningen in het materiaal achter, wat het ontstaan en de voortplanting van scheuren bij lage temperaturen kan bevorderen.
3. Wat zijn de belangrijkste beïnvloedende factoren?
Chemische samenstelling:
Koolstofgehalte: Een hoger koolstofgehalte leidt doorgaans tot een hogere ductiele-brosse overgangstemperatuur en meer uitgesproken brosheid bij lage- temperaturen.
Onzuiverheidselementen: Onzuiverheidselementen zoals fosfor, zwavel en stikstof verhogen de neiging tot koude brosheid van staal aanzienlijk.
Legeringselementen: Het toevoegen van elementen zoals nikkel en mangaan kan de korrelgrootte verfijnen, de ductiele-brosse overgangstemperatuur verlagen en de taaiheid bij lage- temperaturen verbeteren.
Microstructuur:
Korrelgrootte: Fijne korrels kunnen de taaiheid verbeteren en de ductiele-brosse overgangstemperatuur verlagen. Herkristallisatiegloeien na koudwalsen kan de taaiheid verder verbeteren.
Microstructuurtype: Ferritische staalsoorten vertonen een meer uitgesproken brosheid bij lage- temperaturen, terwijl austenitische roestvaste staalsoorten (zoals 304) vanwege hun kubische structuur in het midden- doorgaans een goede taaiheid behouden bij lage temperaturen.
Gebruikstemperatuur: Hoe lager de temperatuur, hoe ernstiger de afname van de taaiheid. Verschillende staalsoorten hebben hun specifieke minimale bedrijfstemperaturen.
4.Wat zijn enkele tegenmaatregelen bij technische toepassingen?
Materiaalkeuze: In omgevingen met lage- temperaturen (zoals buitenconstructies in koude gebieden, cryogene drukvaten en transportapparatuur) moet cryogeen staal worden geselecteerd.
Q345D/E (overeenkomend met de oude kwaliteit 16MnDR) is bijvoorbeeld een laag-gelegeerd staal met hoge- sterkte. De "D" en "E" in de typeaanduiding vertegenwoordigen de vereisten voor de slagvastheid bij respectievelijk -20 graden en -40 graden.
Voor cryogene omgevingen (zoals apparatuur voor vloeibaar aardgas) zijn austenitisch roestvrij staal of nikkellegeringen vereist.
Warmtebehandeling: het gloeien van koud-gewalst staal kan verharding elimineren en de plasticiteit en taaiheid herstellen.
Ontwerp en productie: vermijd scherpe inkepingen en spanningsconcentraties, controleer de lasprocessen strikt (om verbrossing door de hitte-beïnvloede zones te voorkomen) en voer impacttests bij lage- temperaturen uit om de veiligheid te garanderen.
5. Hoe sterk is koud-gewalst spoelmateriaal in een omgeving met lage- temperaturen?
Vanwege de verwerkingseigenschappen hebben koud-gewalste rollen inherent een lagere taaiheid dan warm-gewalste of gegloeide rollen. Deze afname van de taaiheid (verhoogde brosheid) is zelfs nog duidelijker bij lage temperaturen. Daarom mag de materiaalkeuze bij het gebruik van koud-gewalst staal bij lage- temperaturen niet alleen gebaseerd zijn op de prestaties bij kamertemperatuur-. Er moet volledig rekening worden gehouden met de ductiele-brosse overgangstemperatuur, en materialen die voldoen aan de overeenkomstige taaiheidsnormen bij lage- temperaturen moeten worden geselecteerd. Warmtebehandeling kan nodig zijn om de prestaties te verbeteren. In praktische toepassingen moeten de vereisten voor impactenergie bij lage-temperaturen van materialen in relevante industriële normen en specificaties (zoals GB/T 150 "Drukvaten", EN 10028, enz.) strikt worden nageleefd.