1. Katere temeljne spremembe se pojavijo v žilavosti pocinkanih tuljav med nizko-temperaturno obdelavo?
Nizka temperatura ima dvakrat-kumulativni učinek na splošno žilavost pocinkanih tuljav. Prvič, jeklena matrika sledi splošnemu načelu mehčanja pri nizki{2}}temperaturi-ko se temperatura zniža, se kazalniki trdnosti (meja tečenja in natezna trdnost) jekla povečajo, vendar se njegova sposobnost plastične deformacije zmanjša in njegova krhkost se poveča. Ta pojav se imenuje nizko-temperaturna krhkost. Ko temperatura pade na določeno območje, se način loma jekla nenadoma spremeni iz duktilnega loma v krhki lom; ta temperaturna točka se imenuje temperatura duktilnega-krhkega prehoda. Drugič, sama pocinkana plast je izjemno občutljiva na nizke temperature: cink je-temperaturno občutljiva kovina. Pri nizkih-temperaturnih pogojih postane njegova kristalna struktura bolj stabilna, medatomska vezna sila pa se poveča, kar znatno zmanjša duktilnost in poveča krhkost cinkove plasti. Zaradi tega je bolj nagnjen k luščenju ali pokanju med upogibanjem in obdelavo. Z drugimi besedami, med nizko{14}}temperaturno obdelavo postane jeklena matrika »trda in krhka«, plast cinka pa »krhka«. Ko je podvržen preoblikovalnim postopkom, kot sta hladno upogibanje in žigosanje, kumulativni učinek znatno poveča tveganje celotnega razpokanja.
2. Ali sta mehanizma krhkosti pri nizki-temperaturi jeklene podlage in pocinkane plasti enaka? Kakšen medsebojni vpliv obstaja med njima?
Mehanizmi so različni, vendar lahko med predelavo drug drugemu poslabšajo poškodbe. Temeljni vzrok za nizko{1}}temperaturno krhkost v jeklenem substratu (kovina-kubične strukture s središčem telesa) je v povečani odpornosti proti gibanju dislokacij pri nizkih temperaturah in povečani intenzivnosti interakcije med intersticijskimi nečistočimi atomi in dislokacijami ter mejami zrn, kar drastično oslabi prilagodljivost materiala na plastično deformacijo. Nizko-temperaturna krhkost cinkove plasti (tesno-zapakirana šestkotna struktura) izvira iz njene kristalne strukture, ki pri nizkih temperaturah postane bolj toga, kar naravno zmanjša njeno duktilnost. Medsebojni vpliv med obema med obdelavo se v glavnem kaže na naslednje načine: Ko je jeklena podlaga podvržena hladni upogibni deformaciji pri nizkih temperaturah, njena zunanja površina nosi veliko natezno obremenitev. Cinkova plast se zaradi visoke krhkosti in nezadostne duktilnosti ne more deformirati sinhrono s podlago, kar vodi do mikrorazpok ali celo blokastega luščenja prevleke. Večja ko je deformacija jeklene podlage, večja je obremenitev, ki jo nosi plast cinka, in prej se začnejo nizko-temperaturne razpoke zaradi krhkosti. Nasprotno, ko se na prevleki pojavijo razpoke, se napetost koncentrira tam, kar lahko dodatno povzroči krhko širjenje jeklene podlage, kar vodi do razpok-debeline.
3. Pokanje pocinkanih zvitkov med obdelavo pri nizki-temperaturi: Ali je metalurška kakovost same pločevine najbolj kritičen dejavnik?
Nedvomno je notranja kakovost osnovnega materiala odločilni predpogoj za uspešno nizko-temperaturno obdelavo. Tudi pri sobni temperaturi lahko metalurške napake v jekleni tuljavi zlahka povzročijo razpoke med obdelavo; pri nizkih temperaturah se negativni vpliv teh napak mnogokrat poveča.
Natančneje, vzroki okvare se razlikujejo glede na razred jekla. Podatki iz študije primera kažejo, da lahko tudi pri sobni temperaturi osnovni materiali-slabe kakovosti počijo zaradi notranjih napak med preskusom hladnega upogibanja 180 stopinj. Metalografska analiza kaže na prisotnost številnih kompozitnih vključkov silikatov, sulfidov in plesni na mestih razpok. Ti vključki nimajo zadostnega lokalnega raztezka in med upogibanjem postanejo točke koncentracije napetosti, kar vodi do nastanka razpok. Poleg tega so previsoke ravni prostega cementita tudi pomemben vzrok za upogibne razpoke v jeklu Q195C, medtem ko lahko močna trakasta struktura jekla Q355B povzroči razslojevanje med striženjem, nepopolno žarjenje mikrostrukture v jeklu Q420XG pa povzroči tudi nezadostno celotno plastičnost osnovnega materiala. Jasno je, da je treba pri nizkih{10}}temperaturnih pogojih merila izbire materiala znatno dvigniti-majhni učinki nečistoč bodo dramatično povečani, čistoča in enotnost podlage pa se bosta spremenili iz "bonusa" v "osnovno vrednost za preživetje."
4. Kako pomembne so razlike v žilavosti pri nizko-temperaturni obdelavi med pocinkanimi koluti različnih stopenj trdnosti in sestav?
Razlike so zelo pomembne, predvsem izhajajo iz zasnove in razvoja originalnega jekla. Običajni navadni jekleni substrati kažejo drastično zmanjšanje žilavosti pri nizkih temperaturah, ki pogosto padejo pod sprejemljivo spodnjo mejo udarne energije pri -20 stopinjah in kažejo visoko verjetnost krhkega zloma pri -40 stopinjah. Nasprotno, posebej zasnovane pocinkane plošče, odporne na nizke-temperature, izkazujejo povsem drugačno učinkovitost: z uporabo zasnove mikrozlitine z nizko-ogljikovim niobijem in doseganjem enotne, drobno{16}}zrnate strukture z nadzorovanim valjanjem in hlajenjem, z velikostjo zrn, ki dosega stopnjo 11, ohranjajo zanesljivo žilavost tudi v ekstremno mrzlih pogojih -40 stopinj . Njihova udarna energija pri -40 stopinjah ni manjša od 34J, njihov raztezek v smeri Z pa ni manjši od 35%. Primerni so za varjene konstrukcije in izjemno mrzla območja, zato jih je mogoče varno uporabljati v aplikacijah z izjemno visokimi varnostnimi zahtevami, kot so strukturni okvirji avtobusov. Študije so tudi pokazale, da je lahko končna nosilnost pocinkanih komponent pri nizkih temperaturah celo za približno 8-9 % večja kot pri sobni temperaturi. To dokazuje, da je nizkotemperaturna žilavost substrata temeljni dejavnik, ki določa uspeh ali neuspeh, in ne sam premaz.
5. Katere učinkovite ukrepe je mogoče sprejeti za preprečevanje razpok med predelavo pocinkane tuljave pozimi?
Pri obdelavi pocinkanih tuljav pri nizkih temperaturah pozimi je mogoče izvesti naslednje ključne preventivne ukrepe:
Najprej izberite vrste jekla, primerne-za nizke temperaturne pogoje. Če je temperatura okolja pod -20 stopinjami, je treba dati prednost uporabi nizkotemperaturnih specializiranih jeklenih substratov (kot je Q355ND, ki je bil obdelan z mikrolegiranjem) namesto običajnih substratov Q235 ali Q195.
Drugič, uredite temperaturo pred obdelavo. Postopke oblikovanja, kot so striženje, prebijanje in upogibanje, izvajajte v zaprtih prostorih ali v relativno toplem okolju, kadar koli je to mogoče, pri čemer se izogibajte neposredni, znatni hladni deformaciji pocinkane tuljave pod -10 stopinjami. Če je treba obdelavo izvajati v nizkotemperaturnem okolju, razmislite o zmernem predgretju jeklene plošče, vendar pazite, da ne pregrejete, da ne poškodujete pocinkane plasti.
Tretjič, nadzorujte hitrost in količino deformacije. Hitra, znatna deformacija pri nizkih temperaturah bo najverjetneje povzročila razpoke. Zato je priporočljivo zmanjšati upogibni kot na prehod in uporabiti metodo "-progresivnega oblikovanja v več prehodih" namesto "enkratnega-oblikovanja"; hkrati zmanjšajte hitrost obdelave, da omogočite materialu dovolj časa za sprostitev mikro-napetosti in se izognete krhkemu lomu.