Zmiany mikrostruktury podczas procesu walcowania na zimno
Po walcowaniu na zimno taśma stalowa ulega spłaszczeniu, wydłużeniu, a jej siatka ulega odkształceniu i pęknięciu, co powoduje zmniejszenie plastyczności oraz zwiększenie wytrzymałości i twardości. Zjawisko to nazywa się utwardzaniem przez zgniot.
Po walcowaniu na zimno ziarna zwojów stali ulegają zmiażdżeniu i wydłużeniu, czemu towarzyszy silne odkształcenie sieci. Prowadzi to do wzrostu twardości oraz zmniejszenia plastyczności i wytrzymałości stali, a mianowiciezjawisko utwardzania przez pracę.
Kiedy stal jest podgrzewana do temperatury wyższej od jej temperatury rekrystalizacji, ale niższej od temperatury austenityzowania, po czym następuje okres utrwalania ciepła, niestabilne atomy na granicach ziaren przestawiają się w wyniku ruchu termicznego. W całym procesie zarodkowania i wzrostu ziaren powstają nowe ziarna równoosiowe, które definiuje się jakozjawisko rekrystalizacji.
W rezultacie zmniejsza się wytrzymałość i twardość stali, poprawia się jej plastyczność i wytrzymałość, nadając taśmie stalowej doskonałe właściwości przetwórcze i użytkowe.
Rekrystalizacja wymaga określonych warunków temperatury i czasu przetrzymywania. Niemniej jednak zbyt wysoka temperatura ogrzewania lub nadmiernie długi czas przetrzymywania spowodują stopienie granic pomiędzy nowo utworzonymi ziarnami równoosiowymi, powodując ciągły nieprawidłowy wzrost ziaren. Proces ten z kolei pogarsza wszystkie właściwości mechaniczne stali.
W związku z tym wyżarzanie rekrystalizujące można podsumować w następujący sposób: poprzez kontrolowane ogrzewanie i utrwalanie ciepła proces ten w pełni indukuje rekrystalizację w stali-walcowanej na zimno, a jednocześnie ściśle ogranicza nadmierny wzrost ziaren.
.
Głównymi czynnikami wpływającymi na wielkość ziaren po rekrystalizacji w procesie wyżarzania są temperatura wyżarzania i czas przetrzymywania. W pewnych warunkach odkształcenia na zimno wielkość ziaren po rekrystalizacji zmienia się w zależności od temperatury wyżarzania i czasu przetrzymywania. Im wyższa temperatura i dłuższy czas przechowywania, tym grubsze są ziarna.
Powody wyżarzania
Po odkształceniu poprzez walcowanie na zimno, wewnętrzna mikrostruktura stali charakteryzuje się wydłużonymi i spękanymi ziarnami oraz masową akumulacją defektów krystalicznych. Podnosi to wewnętrzną energię swobodną metalu, wprowadzając go w niestabilny stan termodynamiczny. Materiał z natury ma tendencję do samorzutnego powrotu do pełnej, uporządkowanej mikrostruktury o niskiej energii swobodnej i wysokiej stabilności.
W temperaturze pokojowej atomy mają niską energię kinetyczną, słabą zdolność dyfuzji i wyjątkowo wolne szybkości dyfuzji. W rezultacie to spontaniczne ożywienie strukturalne nie może nastąpić samoistnie. Dlatego wymagana jest zewnętrzna energia aktywacji. Aktywację tę uzyskuje się poprzez podgrzanie stali do określonej temperatury, która zapewnia atomom wystarczającą energię kinetyczną dyfuzji, eliminuje zniekształcenia sieci i indukuje korzystne przemiany zarówno mikrostruktury, jak i właściwości mechanicznych.
Z powyższych powodów wszystkie-wyroby ze stali walcowanej na zimno muszą zostać poddane obróbce cieplnej poprzez wyżarzanie.
Cele i funkcje wyżarzania
Wyżarzanie to proces technologiczny, podczas którego taśma stalowa jest podgrzewana do określonej temperatury, utrzymywana w tej temperaturze, a następnie schładzana.
Wyżarzanie-blach walcowanych na zimno to jedna z najważniejszych procedur obróbki cieplnej w produkcji-taśmy stalowej walcowanej na zimno. W oparciu o różne gatunki stali, procesy wyżarzania-taśmy stalowej walcowanej na zimno dzieli się na wyżarzanie pierwotne, wyżarzanie pośrednie i wyżarzanie produktu gotowego. Najszerzej stosowanym procesem jest wyżarzanie wyrobów gotowych. Jego głównymi celami są eliminacja naprężeń wewnętrznych i umocnień roboczych wywołanych walcowaniem na zimno oraz umożliwienie blachom stalowym spełnienia określonych wymagań dotyczących właściwości mechanicznych, właściwości technologicznych i mikrostruktur. Ten rodzaj obróbki cieplnej jest ogólnie definiowany jako wyżarzanie rekrystalizacyjne.
Różnice porównawcze między liniami wyżarzania okresowego i ciągłego
• Wyżarzanie wsadowe: Charakteryzuje się wyjątkowo długim cyklem produkcyjnym (dziesiątki godzin). Jest on umieszczony oddzielnie od linii wytrawiania i linii prostowania, a jednocześnie zintegrowany z kompletnym procesem produkcji taśmy na zimno. Odtłuszczanie i trawienie można przeprowadzić opcjonalnie, a wpływ gatunków i specyfikacji stali na ogólną produkcję jest minimalny. Obsługuje elastyczną, małoseryjną i zorganizowaną produkcję w ramach jednego-pieca. Liczbę pieców można w każdej chwili dostosować do wielkości produkcji i zmian w różnorodności produktów. Pomiędzy procesami pośrednimi istnieją bufory zapasów, zapewniające im dużą zdolność dostosowywania się do produkcji i różnorodności produktów. Jest idealny do produkcji wielu-odmiennych, małych-partii i produkcji eksperymentalnej.
• Ciągłe wyżarzanie: Charakteryzuje się krótkim cyklem produkcyjnym (kilka minut). Odtłuszczanie/trawienie, wyżarzanie i poziomowanie są zintegrowane w jedną, ujednoliconą linię produkcyjną, zapewniając wysoką wydajność produkcji. Jednakże wiąże się to z wysokimi kosztami ze względu na przestoje spowodowane planowaniem produkcji oraz zmianą specyfikacji i odmian. Nie nadaje się do zbyt szerokiego zakresu specyfikacji produktu lub zbyt niskiej wydajności. Jest zoptymalizowany pod kątem-masowej produkcji pojedynczej-odmiany.
• Wyżarzanie wsadoweSzybkości nagrzewania i chłodzenia w przypadku wyżarzania-w piecu dzwonowym są powolne, co zapewnia wystarczająco dużo czasu na wytrącenie węglika i wzrost ziaren. Ta metoda wyżarzania rekrystalizującego sprzyja tworzeniu się ziaren naleśnikowych, które korzystnie wpływają na wydajność głębokiego tłoczenia i mogą osiągnąć doskonałe wartości n- i r-. Umożliwia wygodną kontrolę właściwości w produkcji gatunków stali-głębokiej-i bardzo{6}}głębokotnącej-i posiada wyraźną przewagę w tej dziedzinie.
• Ciągłe wyżarzanieCharakteryzuje się szybkim tempem nagrzewania i chłodzenia, a także krótkim czasem utrzymywania. Aby osiągnąć wystarczającą rekrystalizację i korzystną odkształcalność, narzuca surowe wymagania dotyczące składu chemicznego i harmonogramu wyżarzania. W porównaniu z produktami wyżarzanymi-wsadowo, produkty ze stali niskowęglowej-wytwarzane w procesie ciągłego wyżarzania charakteryzują się wyższą twardością, większą wytrzymałością i niższą plastycznością. Proces ten jest bardziej odpowiedni do produkcji-stali samochodowej o wysokiej wytrzymałości.
• Wyżarzanie wsadoweW procesie tym wyżarzanie odbywa się na całych zwojach stali. Nierówny rozkład temperatury pomiędzy wewnętrzną i zewnętrzną warstwą cewki łatwo prowadzi do sklejania się cewki. Olej pozostały na powierzchni taśmy ulatnia się w wyniku ogrzewania; niedostateczne odparowanie spowoduje słabą czystość powierzchni (dostępne są opcjonalne procesy odtłuszczania i czyszczenia). Nie nadaje się do wytwarzania specyfikacji ultracienkich-produktów, nie ma jednak żadnych ograniczeń produkcyjnych w przypadku produktów o średniej i grubej grubości.
• Ciągłe wyżarzanieTaśma jest poddawana-przedprocesowemu odtłuszczaniu i czyszczeniu, aby uzyskać czystą powierzchnię. Podczas rozwijania i podgrzewania taśma stalowa utrzymuje równomierny rozkład temperatury, zapewniając doskonałą płaskość i kształt taśmy. Proces ten jest odpowiedni do wytwarzania produktów o surowych wymaganiach dotyczących jakości powierzchni i cienkich-wyrobów stalowych.
