1. Kaj je zdravljenje z raztopino? Zakaj morajo biti hladno valjani tuljavi iz nerjavečega jekla podvrženi tej obdelavi?
Obdelava z raztopino je postopek toplotne obdelave, ki vključuje segrevanje hladno{0}}valjanih jeklenih kolutov na visoko temperaturo (običajno okoli 1050 stopinj ~1100 stopinj za avstenitno nerjavno jeklo) in njihovo držanje pri tej temperaturi nekaj časa. To omogoča, da se karbidi (kot so kromovi karbidi) in druge legirne faze v jeklu popolnoma raztopijo v avstenitni matrici. Nato pride do hitrega hlajenja (kot je vodno hlajenje ali prisilno hlajenje z zrakom), kar povzroči prenasičeno eno-fazno trdno raztopino pri sobni temperaturi.
Zakaj je to potrebno?
Hladno{0}}valjani zvitki so med postopkom valjanja podvrženi močnemu delovnemu utrjevanju, kar povzroči povečano trdoto in zmanjšano plastičnost, zaradi česar so neposredno neuporabni. Hkrati, če je predhodno vroče valjanje ali žarjenje nepravilno ali če je jeklena tuljava počasi ohlajena, se ogljik in krom zlahka združita v kromov karbid (Cr₂₃C₆), ki se obori na mejah zrn, kar povzroči zmanjšanje količine kroma v bližini meja zrn in povzroči, da jeklo izgubi svojo odpornost proti koroziji. Rešitev zdravljenja obstaja ravno za rešitev teh dveh težav.
2. Kako obdelava z raztopino obnovi in izboljša korozijsko odpornost hladno valjanih kolutov?
Ta povezava je zelo tesna in vključuje preprečevanje interkristalne korozije. Med hladnim valjanjem ali počasnim ohlajanjem se ogljik v jeklu poveže s kromom, pri čemer se na mejah zrn obarja kromov karbid. Zaradi počasne hitrosti difuzije kroma tvori matrika, ki obdaja kromov karbid, -območja, osiromašena s kromom (vsebnost kroma pod kritično vrednostjo, zahtevano za odpornost proti koroziji, kot je 11,5 %), ko se krom odstrani.
Raztapljanje: Med segrevanjem raztopine temperatura preseže temperaturo, pri kateri se karbidi popolnoma raztopijo (običajno nad 1050 stopinj), zaradi česar se ti škodljivi karbidi na mejah zrn raztopijo nazaj v matriko.
Homogenost: Atomi kroma difundirajo pri visokih temperaturah, pri čemer odstranijo-območja z osiromašenim kromom in ponovno homogenizirajo porazdelitev kroma po avstenitni matrici.
Rešitev in hitro ohlajanje: Med hitrim ohlajanjem (kaljenjem) ogljik nima časa, da bi se ponovno oboril in je trdno fiksiran znotraj avstenitnih zrn. S tem se jeklu povrne optimalna homogenost kemične sestave, s čimer se bistveno izboljša njegova odpornost proti interkristalni koroziji, luknjičasti koroziji in napetostni koroziji.
3. Kakšen vpliv ima obdelava z raztopino poleg preprečevanja rje na mehanske lastnosti hladno{1}}valjane jeklene pločevine?
Odprava utrjevanja in obnavljanje plastičnosti: Hladno{0}}valjane jeklene pločevine imajo podolgovata in razdrobljena zrna z izjemno visoko gostoto dislokacij, kar ima za posledico visoko trdoto in krhkost. Visoke temperature obdelave z raztopino povzročijo rekristalizacijo, ustvarjanje novih, nepopačenih enakoosnih zrn, popolnoma odpravlja notranjo napetost in delovno utrjevanje, ki nastane med hladnim valjanjem.
Doseganje optimalnih lastnosti mehkega stanja: Meja tečenja obdelanega avstenitnega nerjavnega jekla (kot je 304) običajno pade na okoli 200-250 MPa, medtem ko se lahko raztezek povrne na več kot 40 %. To stanje nizke-trdote in visoke plastičnosti omogoča, da je jeklena pločevina nemoteno podvržena poznejšim postopkom žigosanja, upogibanja in drugih oblik.
Kakovost površine: Postopek luženja (ali uporaba zaščitne atmosfere) po obdelavi z raztopino odstrani obloge železovega oksida, ki nastanejo med hladnim valjanjem, povrne kovinski lesk in zagotovi končno obdelavo površine končnega izdelka.
4. Na kateri stopnji se v proizvodnem procesu hladno{1}}valjane jeklene pločevine običajno izvaja obdelava z raztopino?
Pri hladno{0}}valjanih kolobarjih se obdelava z raztopino običajno izvede po hladnem valjanju. Vendar se lahko vrstni red razlikuje zaradi izpolnjevanja različnih zahtev glede zmogljivosti:
Konvencionalen postopek (najpogostejši): vroče{0}}valjana tuljava (črna koža) → Žarjenje in luženje (vroče{1}}valjana obdelava z raztopino) → Hladno valjanje → Končna obdelava z raztopino (zvezna linija za žarjenje in luženje) → Niveliranje/natezno ravnanje.
Pri nerjavnem jeklu hladno valjanje utrdi material, kar zahteva končno obdelavo raztopine po hladnem valjanju pred dostavo stranki.
Obdelava z vmesno rešitvijo (manj pogosta): Pri nekaterih izjemno tankih profilih ali vrstah jekel, ki jih je težko deformirati (kot je visoko-legirano jeklo, ki vsebuje titan), lahko prekomerno redukcijo med enim samim postopkom hladnega valjanja zlahka povzročijo razpoke. V takšnih primerih se lahko med hladnim valjanjem izvede postopek žarjenja z vmesno raztopino, da se jeklo zmehča pred drugim hladnim valjanjem.
Konfiguracija proizvodne linije: obdelava raztopine za hladno{0}}valjane tuljave se običajno izvaja na velikih linijah za neprekinjeno žarjenje in luženje (CAPL ali APL). Jekleni trak neprekinjeno prehaja skozi grelni odsek, odsek za namakanje, odsek za gašenje in odsek za luženje v enem neprekinjenem procesu.
5. Katere tipične napake se lahko pojavijo, če obdelava raztopine ni ustrezno nadzorovana?
Nezadostna temperatura segrevanja ali čas zadrževanja: karbidi se ne raztopijo popolnoma, na mejah zrn ostanejo ostanki kromovega karbida, kar vodi do interkristalne korozije pri kasnejši uporabi ali korozijskem testiranju (pomarančni lupini-podobna površina ali razpoke po upogibanju).
Previsoka temperatura segrevanja (pregrevanje): zrna avstenita hitro rastejo, zaradi česar jeklena plošča postane krhka (zmanjšana plastičnost). Na površini se lahko pojavijo močne oksidne obloge ali celo sledi taljenja, kar poslabša mehanske lastnosti.
Nezadostna hitrost hlajenja (počasno hlajenje): To je glavni ne-ne! Če po visoko{1}}temperaturnem taljenju temperatura ostane v temperaturnem območju občutljivosti (450 stopinj ~850 stopinj) predolgo, se bo ogljik ponovno oboril kot kromov karbid na mejah zrn, kar bo povzročilo ponovno izčrpavanje kroma in znatno zmanjšanje odpornosti proti koroziji. Za tanke-hladno valjane-zvitke je treba zagotoviti zadostno stopnjo hlajenja.
Površinske napake: Slab nadzor atmosfere v ogrevalni peči lahko privede do prekomerne površinske oksidacije, ki je luženje ne more odstraniti, kar ima za posledico preveč-luženje (groba površina) ali premalo-luženje (ostanki oksidnega kamna).