1.Što je perlit? Zašto je njegova morfologija vrijedna pažnje kod hladno{1}}valjanih kolutova sirovog materijala?
Perlit je uobičajena mikrostruktura u toplo-valjanim zavojnicama (hladno{1}}valjanim sirovinama), obično se sastoji od izmjeničnih slojeva ferita i cementita (Fe₃C). Prije hladnog valjanja, morfologija perlita u vruće-valjanom kolutu (bilo da je grubo lamelast, fino sferoidiziran ili trakast) je ključna jer:
Utječe na tvrdoću: Lamelarni perlit ima visoku tvrdoću, povećava opterećenje tijekom hladnog valjanja i ubrzava trošenje valjka.
Utječe na plastičnost: nehomogen ili grubi perlit može uzrokovati pucanje rubova ili lom trake tijekom hladnog valjanja.
Utječe na učinkovitost žarenja: Izvorna morfologija određuje poteškoće naknadnog žarenja hladnim valjanjem (rekristalizacijsko žarenje ili sferoidizirajuće žarenje).
2. Koje posebne opasnosti predstavlja lamelirani perlit za postupak hladnog valjanja?
Ako vruće{0}}valjani svitak sadrži veliku količinu grubog lamelarnog perlita ili ozbiljnog trakastog perlita (raspoređenog u trake duž smjera valjanja), pojavit će se sljedeći problemi:
Ozbiljno otvrdnjavanje pri radu: Lamelarna struktura uvelike sprječava kretanje dislokacija, što dovodi do naglog povećanja otpora deformacije tijekom hladnog valjanja, potencijalno zahtijevajući više prolaza valjanja ili uzrokujući prekoračenje ograničenja sila valjanja.
Anizotropija: posebno kod trakastog perlita, hladno{0}}valjani svitak pokazuje značajne razlike u performansama između smjerova okomitih i paralelnih sa smjerom kotrljanja, što ga čini sklonim pucanju tijekom dubokog izvlačenja.
Rizik od pucanja rubova: Perlitno područje je tvrdo i krto, dok je feritno područje mekano i žilavo. Ova izmjenična tvrda i mekana struktura sklona je mikropukotinama na sučelju pod visokom napetošću hladnog valjanja, što u konačnici dovodi do pucanja rubova.
3. Budući da je lamelarna struktura nepoželjna, koja je idealna morfologija perlita prije hladnog valjanja?
Za hladno{0}}valjane kolute koji se podvrgavaju daljnjoj obradi (osobito proizvode koji zahtijevaju dobru izvedbu štancanja), idealna morfologija perlita je savršeno sferični perlit (sferični ili granulirani cementit).
Smanjena tvrdoća: Kako se cementit transformira iz lamelarnog u sferični, njegov učinak rezanja na matricu slabi, značajno smanjujući granicu tečenja i tvrdoću materijala dok povećava plastičnost.
Olakšava rekristalizaciju: fine i jednoliko raspoređene sferne čestice karbida djeluju kao mjesta nukleacije tijekom žarenja, promičući pročišćavanje i homogenizaciju rekristaliziranih zrna, što rezultira ne-orijentiranim kristalima s jednakom osi.
Povećano istezanje: sferoidizirana struktura značajno poboljšava r-vrijednost (omjer plastične deformacije) i n-vrijednost (indeks otvrdnuća) hladno-valjanih limova, što je vrlo korisno za utiskivanje.
4. Može li sam proces hladnog valjanja promijeniti morfologiju perlita? Ako da, kako?
Faza deformacije hladnog valjanja: Neizmjerna sila hladnog valjanja lomi, lomi i uvija izvorni lamelarni perlit. Grube cementitne ploče se drobe u fine čestice ili kratke šipke, pripremajući se za naknadnu sferoidizaciju. Ovaj proces je fizičko uništenje.
Faza žarenja (kritična): tijekom naknadnog zvonastog-tipa ili kontinuiranog žarenja, slomljeni cementit, pokretan međufaznom energijom, spontano se transformira iz visoko-energetskih oštrih-kutnih, lamelarnih oblika u niske-sferične oblike kroz difuziju atoma ugljika. Ovaj proces se naziva sferoidizirajuće žarenje. Stoga je hladno valjanje + žarenje temeljna metoda za uklanjanje nepoželjnog lamelarnog perlita i dobivanje idealne sferoidizirane mikrostrukture.
5. Ako morfologija perlita u konačnom proizvodu nije dobro kontrolirana (kao što su zaostale ljuskice ili velike čestice), kakav će to utjecaj imati na korisnika?
Pukotine uslijed utiskivanja: zaostali lamelarni cementit ili grube čestice djeluju kao "mikro-pukotine" ili točke koncentracije naprezanja unutar materijala. Tijekom utiskivanja i izvlačenja, ta područja lako postaju točke početka pukotina, uzrokujući pucanje dijela i postaje neupotrebljivo u kalupu.
Površinski nedostaci: Ako su čestice cementita prevelike i blizu površine, utiskivanje može uzrokovati površinsko ljuštenje ili defekte "narančine kore", što utječe na izgled premaza.
Smanjene performanse otporne na zamor: Za konstrukcijske dijelove, grubi karbidi značajno smanjuju vijek trajanja materijala na zamor, što dovodi do preranog kvara dijela tijekom uporabe.