Östenitik Paslanmaz Çeliğin İş Sertleşme Oranı: Soğuk Şekillendirmenin Etkileri

Pekleşme Hızı Nedir ve Östenitik Paslanmaz Çelikteki Soğuk-Şekillendirme Davranışını Neden Kontrol Ediyor?

Hollomon denklemi, boyun verme başlamadan önce tek biçimli plastik-deformasyon bölgesindeki gerçek gerilim-gerçek gerinim eğrisini tanımlar. K, mukavemet katsayısıdır ve n, gerinim-sertleşme üssüdür: n ne kadar yüksek olursa, belirli bir gerinim artışı için malzemenin daha fazla deformasyona karşı direnci o kadar artar. n aynı zamanda boyun vermenin başlangıcındaki gerçek gerinime eşit olduğundan (Considere kriterine göre), yüksek bir n-değeri, bir levhanın yerel olarak incelmeye ve kırılmaya başlamadan önce ne kadar gerilebileceğinin veya çekilebileceğinin doğrudan bir göstergesidir.

Bir imalatçı için bu tek sayı, atölyede aynı anda gözlemlenen birçok şeyi açıklamaktadır: neden aynı bükme veya çekme işlemi için paslanmaz sacın yumuşak çelikten daha fazla tonaj gerektirdiği, şekillendirilmiş bir paslanmaz parçanın yüzeyinin neden alınan sacdan ölçülebilir derecede daha sert olduğu ve çekmenin ortasında iyi görünen bir parçanın neden daha düşük bir malzemeyi bölecek derin bir-işlem yoluyla hala başarılı bir şekilde gerilebildiği.

Östenitik Kaliteler Neden Ferritik, Dubleks ve Karbon Çeliğinden-Daha Hızlı Sertleşir?

İstifleme hatası enerjisi (SFE), deformasyon sırasında dislokasyonların kendilerini ne kadar kolay yeniden düzenleyebileceğini yönetir. Östenitik paslanmaz çelikte düşük SFE, dislokasyonların yeni bir düzleme kolaylıkla çapraz-kayamayan kısmi dislokasyonlara bölünmesine neden olur. Dislokasyonlar, yok olmak veya daha düşük-enerjili konfigürasyonlara göre yeniden düzenlemek yerine, birikir ve karışır ve malzemenin daha fazla akışa karşı direnci, gerilimle birlikte dik bir şekilde tırmanır. Ferritik ve karbon çelikleri, daha yüksek SFE'ye sahip gövde-merkezli kübik (BCC) kafese sahiptir, bu nedenle dislokasyonlar daha kolay toparlanır ve sertleşme oranı daha düşüktür.

Yarı kararlı östenitik kaliteler -, en önemlisi 301 - TRIP etkisini ekler. Malzeme deforme oldukça, bazı ostenit (FCC, manyetik olmayan) martenzite (cisim-merkezli tetragonal, manyetik ve çok daha sert) dönüşür. Bu dönüşüm enerjiyi emer ve sünek bir matrise sert bir ikinci faz katar; bu nedenle özellikle 301, hiçbir ısıl işlem gerektirmeden yalnızca soğuk çalışma yoluyla çok yüksek dayanıma ulaşabilir. Dubleks kaliteler bu ikisinin arasında yer alır: Yapılarının kabaca yarısı zaten ferrit olduğundan, yığın n-değerleri genellikle tam ostenitik kaliteden daha düşüktür, her ne kadar dubleks bir mikro yapı içindeki ostenit fraksiyonu TRIP- ile ilgili aynı mekanizmalar yoluyla hala sertleşebilse de.

Karşılaştırmalı Gerinim-Çelik Ailesine Göre Sertleşme Üsleri

n-değerler, ASTM E646 test koşulları altında yayınlanmış çekme-testi literatüründen ve değirmen teknik verilerinden derlenmiştir. Gerçek değerler gerinim aralığına, haddeleme yönüne, ölçüye ve önceki soğuk işleme göre değişir; bunları sertifikalı mekanik özellikler olarak değil, tasarım-aşama planlama aralıkları olarak değerlendirin. Belirli bir ısı ve temperleme için değirmen test raporu (MTR) ile onaylayın.

TRIP Etkisi 301 Gibi Yarı Stabil Sınıflarda İş Sertleşmesini Nasıl Değiştirir?

Md30, %30 gerçek gerinimin %50 martenzite dönüşüm sağladığı sıcaklık olarak tanımlanır. Bu, bileşim- odaklı bir özelliktir: daha düşük nikel içeriği ve daha düşük arayer (karbon artı nitrojen) içeriği Md30'u yükseltir, bu da malzemenin oda sıcaklığında daha kolay dönüştüğü anlamına gelir. Bu tam olarak 301'in 304 - 301'e göre arkasındaki tasarım mantığıdır, özellikle daha az nikel taşır, dolayısıyla soğuk şekillendirme sırasında daha hızlı çalışır-sertleşir ve daha hızlı güç kazanır, 304'e kıyasla korozyon direnci ve şekillendirme marjı açısından bir miktar maliyete neden olur.

Şekillendirme hattının pratik anlamı iki yönlüdür. Birincisi, mukavemet ve sertlik, ısıl işlem görmüş bir alaşımda olduğu gibi yarı kararlı bir kalite için sabit malzeme özellikleri değildir - bunlar, parçanın gerçekte ne kadar gerinim ve hangi hız ve sıcaklıkta gördüğüne bağlı bir fonksiyondur; bu, proses tekrarlanabilirliğinin (ham tutucu kuvveti, çekme hızı, kalıp sıcaklığı) yalnızca değirmen sertifikasının değil, spesifikasyonun bir parçası olduğu anlamına gelir. İkincisi, derin çekilmiş parçalardaki gecikmeli çatlama riski, Md30 ve (C+N) içeriğinin birleşimiyle ilişkili olduğundan, daha yüksek Md30'a sahip kaliteler ve ısıtmalar, daha muhafazakar çekme oranlarına, daha fazla şekillendirme aşamalarına ve hizmet sırasında kalıcı artık gerilim görecek parçalar için daha yakından incelemeye ihtiyaç duyar.

Yüksek İş Sertleştirme Oranından En Çok Hangi Soğuk-Şekillendirme Süreçleri Etkileniyor?

Derin çekme ve damgalama

Akış gerilimi gerinimle birlikte dik bir şekilde tırmandığından, çekme ilerledikçe zımba yükü ve boş{0}}tutucu kuvveti de artar ve bölünme riski, gerinimin ilk yoğunlaştığı yer olan zımba yarıçapına ve kalıp köşesine doğru artar. Çok-aşamalı çekmeler standart hafifletme yöntemidir: Yumuşak çelikte yapılabileceği gibi tek geçişte tam indirgemeyi denemek yerine, aşama başına alınan çekme oranının azaltılması ve bir sonraki indirgemeden önce sünekliği yeniden sağlamak için aşamalar arasına bir işlem (çözelti) tavlaması eklenmesi.

Bükme ve rulo şekillendirme

Östenitik paslanmazın bükülmesi, dış fiberde yüzey çatlamasını önlemek için aynı -ölçüde karbon çeliğinden daha büyük bir minimum bükülme yarıçapı gerektirir ve boşaltma sonrasında elastik modülün geri kazanılması, bükülme bölgesinde zaten büyük ölçüde sertleşmiş bir malzeme ile etkileşime girdiğinden daha fazla geri esneme üretir. Geri yaylanma telafisi - aşırı bükme veya uygulanan bükme kuvvetini - arttırma standart bir uygulamadır ve karbon-çelik takımlama verilerinden varsayılmak yerine deneme veya simülasyonla doğrulanmalıdır.

Şekillendirmeden sonra işleme

İlgili, genellikle hafife alınan bir etki, ikincil işlemede yukarı yönde ortaya çıkar: her kesim yüzeyde ince bir iş-sertleştirilmiş katmanı bırakır, böylece daha sonraki hafif veya kesintili bir kesim, sertleştirilmiş malzemeyi kesmek yerine üzerine binebilir ve bu da takımın aşınmasını hızlandırır. Tipik bir orta-karbonlu çeliğe (1045) karşı 304 için işlenebilirlik verileri, yukarıda tartışılan aynı n-değer boşluğunu gösterir ve şekillendirme de dahil olmak üzere herhangi bir tekrarlanan-deformasyon işleminde malzemenin nasıl davranacağına ilişkin yararlı bir temsilidir.

301 vs. 304 vs. 316: Soğuk-Şekillendirme Uygulaması için Hangi Kaliteyi Seçmelisiniz?

Tavlanmış ve soğuk-haddelenmiş temperler için ASTM A240 / A666 spesifikasyon verilerinden ve yayınlanmış fabrika teknik veri sayfalarından derlenmiştir. Takım tasarımını tamamlamadan önce, spesifik değirmen test raporuna göre tam mekanik özellikleri ve temper tanımını doğrulayın.

Takımlama ve Proses Tasarımında Yüksek İş Sertleşme Oranını Nasıl Telafi Edebilirsiniz?

Daha yüksek akış stresine uyum sağlamak ve aşınmayı azaltmak için karbon-çelik takımlara göre kalıp ve zımba açıklığını artırın; Kullanılan kalite, sertlik ve ölçü için özel açıklığı deneme yoluyla onaylayın.

Malzemenin sünekliği soğuk işleme nedeniyle giderek tükendiğinden dış-lif çatlamasını önlemek için karbon-çelik eşdeğerinden daha büyük bükme ve zımba yarıçapları kullanın.

Derin çekmede aşama başına alınan çekme oranını azaltın ve standart östenitik kaliteler için hızlı soğutma ile tipik olarak 1.010-1.100 derece aralığında bir proses (çözelti) tavlaması - ekleyin - bir sonraki indirgemeden önce sünekliği yeniden sağlamak için aşamalar arasına.

Parçayı güçlendiren aynı yüksek n-değeri aynı zamanda aşındırıcı takım aşınmasını da hızlandırdığından aşınmaya-dirençli takım çeliklerini (D2 veya M2 gibi) veya kaplamalı kalıpları belirtin.

Klorür-serbest şekillendirici yağlayıcılar kullanın; Artık çekme gerilimi altında şekillendirilmiş bir paslanmaz parçada hapsolmuş artık klorürler, bilinen bir stres-korozyon-çatlama riskidir.

Geri esnemeyi, karbon-çelik takım ofsetleri yerine deneme parçalarıyla veya şekillendirme simülasyonuyla doğrulayın ve gerektiğinde aşırı bükme veya artırılmış bükme kuvveti oluşturun.

Md30 sıcaklıklarına yakın çalışan yarı kararlı kaliteler için, martensit fraksiyonu - ve dolayısıyla nihai mukavemet, süneklik ve çatlama riski - sürece-bağımlı olduğundan ve yalnızca değirmen sertifikasıyla belirlenmediğinden çekme hızını ve parça sıcaklığını kontrol edin.

Tedarik ve Kalite Kontrol için İş Sertleştirme Oranını Hangi Test Yöntemleri ve Standartlar Ölçer?

ASTM E646, n-değerinin, belirli bir plastik-gerinim aralığı içindeki gerçek gerilim-gerçek gerinim eğrisinden nasıl hesaplanacağını tanımlar; bu önemlidir, çünkü n, bir malzeme için tek bir sabit sabit değildir -, kullanılan gerinim aralığına, test sıcaklığına ve levhanın yuvarlanma yönüne göre biraz değişebilir. İşlenerek sertleşme davranışı yalnızca genel bir beklenti değil, kritik bir tasarım girdisi olduğunda, satın alma siparişinde temel malzeme ve temper standardı ile birlikte E646 test aralığını belirtin ve yalnızca yayınlanmış tipik aralıklara güvenmek yerine değirmen test raporunda (MTR) gerçek test verilerini isteyin.

Sıkça Sorulan Sorular

S: Daha yüksek iş sertleştirme oranı, östenitik paslanmaz çeliğin soğuk şekillendirilmesinin karbon çeliğine göre daha zor olduğu anlamına mı gelir?

C: Mutlaka değil. Şekillendirme yüklerini artıran aynı yüksek n-değeri aynı zamanda bölgesel boyun vermenin başlangıcını da geciktirir; bu nedenle östenitik paslanmaz çelik, genellikle ayrılmadan önce karbon çeliğinden daha fazla gerilebilir veya çekilebilir. Bunun karşılığında-daha düşük şekillendirilebilirlik değil, daha yüksek pres tonajı, daha fazla geri esneme ve daha hızlı takım aşınması sağlanır.

S: 301 paslanmaz çelik, manyetik olmaya başladığında neden şekillendirildikten sonra manyetik hale gelir?

C: Alaşımın Md30 sıcaklığının altındaki soğuk işlem, manyetik olmayan FCC östenitin bir kısmını manyetik gövde-merkezli-dörtgen martenzite dönüştürür. Bu dönüşüm-indüklenen esneklik (TRIP etkisi), 301'de kasıtlı olarak yapılmıştır ve yalnızca soğuk işlemle çok yüksek dayanıma ulaşabilmesinin ana nedenidir.

S: Gerinim-sertleşme üssünü (n-değeri) hangi test standardı ölçer?

C: ASTM E646, bir çekme testinden gerinim-sertleşme üssünü ve mukavemet katsayısını belirlemek için kullanılan standart test yöntemidir. n-değeri kritik bir şekillendirme girdisi olduğunda, temel malzeme standardının (levha ve levha için ASTM A240 veya soğuk-haddelenmiş şerit için ASTM A666) yanında belirtilmelidir.

S: Tavlama, soğuk şekillendirmeden sonra paslanmaz çeliğin sünekliğini geri kazandırabilir mi?

C: Evet. Tipik olarak 1.010-1.100 derece aralığındaki bir proses (çözelti) tavlaması ve ardından standart ostenitik kaliteler için hızlı soğutma, karbürleri çözer ve FCC ostenit yapısını eski haline getirerek bir sonraki şekillendirme aşamasından önce sünekliği sıfırlar.

S: Dubleks paslanmaz çelik, 304 gibi östenitik kalitelere göre daha fazla mı yoksa daha az-sertleştirilebilir mi?

C: Toplu olarak genellikle daha az. Dubleks bir mikro yapının kabaca yarısı, östenitten daha yavaş sertleşen ferrit olduğundan-dubleks yapı içindeki ostenit fraksiyonu TRIP- ile ilgili sertleşmeye hâlâ katkıda bulunabilse de, dubleks bir kalitenin genel n-değeri genellikle tam östenitik bir kaliteden daha düşüktür.

S: İş parçasının sertleşme davranışı belirleyici faktör olmadığında varsayılan seçim hangi östenitik kalitedir?

C: 304, damgalama ve çizilmiş parçalar için genel-amaçlı varsayılandır. Özellikle tasarım soğuk iş güçlendirmesinden yararlanmayı amaçlıyorsa 301'e ulaşın ve hizmet sırasında klorür veya kimyasala maruz kalma, şekillendirme hususlarına ağır bastığında 316'yı belirtin.

Özet

İşlenerek sertleşme oranı, östenitik paslanmaz çelik soğuk şekillendirmede tasarlanacak bir yan etki değildir -; kalite seçimini, temper seçimini ve takım tasarımını en baştan yönlendirmesi gereken temel bir malzeme özelliğidir. Düşük istifleme hatası enerjisi ve yarı kararlı kalitelerde TRIP etkisi ile tahrik edilen 0,40 ila 0,55'lik bir gerinim-sertleşme üssü, östenitik kalitelere hem bir avantaj (lokal boyun vermeye karşı direnç) hem de karbon çeliği uygulamasından önemli ölçüde farklı olan bir dizi işlem gereksinimi (daha yüksek tonaj, daha büyük açıklıklar, pasolar arası tavlama, geri esneme kontrolü) sağlar.

Varsayılan olarak tek bir kaliteye veya karbon-karbon-çelik işlem tarifine - ayarlamak yerine kaliteyi, temperi ve prosesi belirli şekillendirme işlemiyle - eşleştirmek, temiz bir şekilde şekillendirilen bir parça ile servis sırasında bölünen, kırışan veya arızalanan bir parça arasındaki farktır.