1.Kaj je perlit? Zakaj je njegova morfologija vredna pozornosti pri hladno{1}}valjanih kolutih surovin?
Perlit je običajna mikrostruktura v vroče-valjanih kolobarjih (hladno{1}}valjanih surovinah), običajno sestavljena iz izmenjujočih se plasti ferita in cementita (Fe₃C). Pred hladnim valjanjem je morfologija perlita v vroče{3}}valjanem zvitku (ne glede na to, ali je grobo lamelast, fino sferoidiziran ali trakast) ključna, ker:
Vpliva na trdoto: Lamelni perlit ima visoko trdoto, povečuje obremenitev med hladnim valjanjem in pospešuje obrabo valja.
Vpliva na plastičnost: nehomogen ali grob perlit lahko povzroči razpoke na robovih ali lomljenje traku med hladnim valjanjem.
Vpliva na učinkovitost žarjenja: izvirna morfologija določa težavnost poznejšega žarjenja s hladnim valjanjem (rekristalizacijsko žarjenje ali sferoidizirajoče žarjenje).
2. Kakšne posebne nevarnosti predstavlja lamelni perlit za postopek hladnega valjanja?
Če vroče{0}}valjana tuljava vsebuje veliko količino grobega lamelarnega perlita ali močno trakastega perlita (razdeljenega v trakovih vzdolž smeri valjanja), se bodo pojavile naslednje težave:
Hudo delovno utrjevanje: lamelna struktura močno ovira premikanje dislokacij, kar vodi do močnega povečanja odpornosti proti deformaciji med hladnim valjanjem, kar lahko zahteva več prehodov valjanja ali povzroči, da sile valjanja presežejo omejitve.
Anizotropija: Zlasti pri trakastem perlitu ima hladno valjana tuljava znatne razlike v zmogljivosti med smermi, ki so pravokotne in vzporedne s smerjo valjanja, zaradi česar je nagnjena k ušesom med globokim vlekom.
Nevarnost razpok na robovih: Perlitno območje je trdo in krhko, medtem ko je feritno območje mehko in žilavo. Ta izmenično trda in mehka struktura je nagnjena k mikrorazpokam na vmesniku pod visoko napetostjo pri hladnem valjanju, kar na koncu vodi do razpok na robovih.
3.Ker je lamelna struktura nezaželena, kakšna je idealna morfologija perlita pred hladnim valjanjem?
Za hladno{0}}valjane zvitke, ki so v nadaljnji obdelavi (zlasti za izdelke, ki zahtevajo dobro zmogljivost žigosanja), je idealna morfologija perlita popolnoma sferičen perlit (sferičen ali zrnat cementit).
Zmanjšana trdota: Ko se cementit preoblikuje iz lamelarnega v sferičnega, njegov rezalni učinek na matrico oslabi, kar bistveno zmanjša mejo tečenja in trdoto materiala, hkrati pa poveča plastičnost.
Olajša rekristalizacijo: drobni in enakomerno porazdeljeni sferični karbidni delci med žarjenjem delujejo kot mesta nukleacije, kar spodbuja prečiščevanje in homogenizacijo rekristaliziranih zrn, kar ima za posledico ne-orientirane enakoosne kristale.
Povečan raztezek: sferoidizirana struktura bistveno izboljša r-vrednost (razmerje plastične deformacije) in n-vrednost (indeks utrjevanja) hladno valjanih plošč, kar je zelo koristno za žigosanje.
4. Ali lahko sam postopek hladnega valjanja spremeni morfologijo perlita? Če da, kako?
Stopnja deformacije pri hladnem valjanju: ogromna sila hladnega valjanja zlomi, zlomi in zvije prvotni lamelni perlit. Grobe cementitne plošče se zdrobijo v drobne delce ali kratke palice, ki se pripravijo za kasnejšo sferoidizacijo. Ta proces je fizično uničenje.
Stopnja žarjenja (kritična): med poznejšim zvonastim-ali neprekinjenim žarjenjem se zdrobljeni cementit, ki ga poganja medfazna energija, spontano spremeni iz visoko-ostrih-kotnih, lamelnih oblik v nizko-sferične oblike z difuzijo atomov ogljika. Ta postopek se imenuje sferoidizirajoče žarjenje. Zato je hladno valjanje + žarjenje osnovna metoda za odpravo neželenega lamelarnega perlita in pridobitev idealne sferoidizirane mikrostrukture.
5. Če morfologija perlita v končnem izdelku ni dobro nadzorovana (kot so ostanki kosmičev ali veliki delci), kakšen vpliv bo to imelo na uporabnika?
Razpoke pri vtiskovanju: ostanki lamelnega cementita ali grobi delci delujejo kot "mikro-razpoke" ali točke koncentracije napetosti v materialu. Med žigosanjem in vlečenjem ta področja zlahka postanejo točke začetka razpok, kar povzroči, da del poči in postane neuporaben v kalupu.
Površinske napake: če so delci cementita preveliki in blizu površine, lahko vtiskovanje povzroči površinsko luščenje ali napake "pomarančne kože", kar vpliva na videz premaza.
Zmanjšana odpornost proti utrujenosti: Pri konstrukcijskih delih grobi karbidi znatno zmanjšajo življenjsko dobo materiala proti utrujenosti, kar povzroči prezgodnjo odpoved dela med uporabo.