1.Kaj je utrjevanje pri delu? Zakaj je treba ta pojav odpraviti po hladnem valjanju tuljav?
Utrjevanje se nanaša na pojav, pri katerem je kovina podvržena plastični deformaciji (kot je hladno valjanje) pod svojo rekristalizacijsko temperaturo, kar povzroči znatno povečanje trdnosti in trdote, medtem ko se njena plastičnost in žilavost opazno zmanjšata.
Vzroki: Med hladnim valjanjem velika količina mehanske energije povzroči dislokacije znotraj zrn. Te dislokacije se zapletajo in kopičijo ter tvorijo "dislokacijski gozd". Večja kot je gostota dislokacij, večja je odpornost na nadaljnjo deformacijo kovine, ki se kaže kot utrjevanje in krhkost.
Potreba po odpravi: Hladno{0}}valjanih zvitkov v-kaljenem stanju ni mogoče neposredno uporabiti za vtiskovanje kompleksnih delov (kot so avtomobilske karoserije in ohišja naprav). Prisilno žigosanje bo takoj povzročilo razpoke. Zato je potrebna naknadna obdelava, da se to strjeno stanje odpravi in materialu povrne plastičnost.
2.Katera je osnovna metoda za odpravo utrjevanja pri hladno valjanih zvitkih?
Glavna metoda za odpravo delovnega utrjevanja je rekristalizacijsko žarjenje.
To je postopek toplotne obdelave, pri katerem se hladno{0}}valjana tuljava segreje na določeno temperaturo (običajno višja od temperature rekristalizacije kovine, običajno okoli 650 stopinj ~720 stopinj za nizko-ogljikovo jeklo), vzdržuje na tej temperaturi nekaj časa in nato počasi ali hitro ohladi.
Načelo: Ogrevanje zagotavlja energijo, kar povzroči, da neurejena zrna z visoko-dislokacijo-rekristalizirajo in z atomsko difuzijo zrastejo nova enakoosna zrna-brez popačenj.
Rezultat: Novo oblikovana zrna imajo izjemno nizko gostoto dislokacij, kar ima za posledico znatno zmanjšanje trdote materiala, znatno povečanje raztezka in popolno odpravo utrditve.
3. Kako natančno rekristalizacijsko žarjenje odpravi utrjevanje? Kakšne spremembe se pojavijo v mikrostrukturi?
Stopnja okrevanja (nizka temperatura): Atomi pridobijo majhno količino energije in so podvrženi difuziji kratkega-razpona, pri čemer se delno sprosti notranja napetost. Vendar pa morfologija podolgovatih zrn ostaja večinoma nespremenjena, zmanjšanje trdote pa ni pomembno.
Stopnja rekristalizacije (nad kritično temperaturo): Nova, fina enakoosna jedra se oblikujejo na najbolj močno popačenih lokacijah (kot so meje zrn in trakovi zdrsa). Ta jedra nenehno zajemajo okoliška deformirana stara zrna in rastejo, dokler popolnoma ne nadomestijo deformirane strukture. Ta korak je ključen za odpravo zatrdlin.
Faza rasti zrn: Če temperatura še naprej narašča ali se ohranja na višji ravni, se bodo zrna združila in rasla. Medtem ko se lahko plastičnost še poveča, se bo trdnost pretirano zmanjšala, zato je potreben natančen nadzor.
4. Kako je treba pri odpravljanju delovnega utrjevanja nadzorovati temperaturo ogrevanja in čas zadrževanja? Zakaj se ne da pregreti?
Temperatura rekristalizacije: Temperatura segrevanja mora biti višja od temperature rekristalizacije materiala (običajno 0,4-kratnik absolutnega tališča kovine). Prenizka temperatura bo preprečila rekristalizacijo; previsoka temperatura ali predolg čas segrevanja povzročita zgrobljenje zrn.
Stopnja kritične deformacije: Če je redukcija pri hladnem valjanju točno na kritični stopnji deformacije (običajno zelo majhna, kot npr.<10%), a very small number of grains will grow abnormally during annealing, leading to mixed grains and deteriorating performance.
Škodljivi učinki pregretja (pregrevanje/grobljenje):
Zmanjšane mehanske lastnosti: Pri grobejših zrnih se bo meja tečenja materiala znatno zmanjšala po Hall-Petčevi formuli in lahko se pojavijo celo napake "pomarančne kože".
Poškodovana kakovost površine: Groba zrna bodo med kasnejšim žigosanjem povzročila hrapavo površino, ki spominja na pomarančno lupino, kar vpliva na videz premaza.
5. Kakšne so v dejanski proizvodnji razlike v procesu odpravljanja delovnega utrjevanja za hladno{1}}valjane tuljave različnih uporab?
Popolno-trdo/kaljeno in temperirano valjanje (brez-rekristalizacije): Za izdelke, ki ne zahtevajo globokega vlečenja, temveč le določeno stopnjo ravnosti (kot so nekateri substrati strojne opreme), se ohrani hladno-stanje utrjenega dela ali pa se izvede le nizko-temperaturno žarjenje (zmanjšanje napetosti, vendar ne popolna rekristalizacija), da izkoristite njegovo visoko trdoto.
Mehke plošče za globoko vlečenje (popolna rekristalizacija): Za izdelke, ki zahtevajo kompleksno oblikovanje, kot so avtomobilske vratne plošče in rezervoarji za gorivo, je potrebno popolno rekristalizacijsko žarjenje.
Vr-žarjenje (BAF): tradicionalna metoda, šaržna obdelava, dolg čas žarjenja, bolj groba zrna, visoka r-vrednost (razmerje plastične deformacije), dobra zmogljivost globokega vlečenja.
Kontinuirano žarjenje (CAL/CAPL): Sodobna in učinkovita metoda, kratek čas žarjenja (nekaj minut), drobnejša zrna, dobra enakomernost trdnosti, visoka proizvodna učinkovitost.
Posebni nadzori: Nekatere-avtomobilske pločevine višjega cenovnega razreda so po žarjenju tudi obdelane s staranjem, da se nadzoruje izločanje karbida in prepreči podaljšanje meje tečenja (kar vodi do vtisnjenih drsnih linij) med poznejšim shranjevanjem, kar zagotavlja popolno površino.