Toplotna obdelava Q550D Jeklo je ključnega pomena za doseganje njegovih določenih lastnosti, poznejše toplotne obdelave pa jih lahko bistveno spremenijo. Razumevanje tega je ključnega pomena za izdelavo in uporabo.
Najprej je pomembno razlikovati med:
Toplotna obdelava, ki jo uporablja jeklarna za ustvarjanje materiala Q550D, »kot-je dobavljen«.
Toplotna obdelava-po dobavi (kot je razbremenitev ali ponovno{1}}kaljenje), izvedena med izdelavo, ki bo spremenila stanje jekla.
1. Primarna toplotna obdelava v mlinu (pogoj »kot-dobavljeno«)
Q550D je skoraj izključno dobavljen v enem od dveh naprednih pogojev obdelave:
A. Kaljenje in kaljenje (Q&T) - Najpogosteje
To je prevladujoča metoda za doseganje meje tečenja 550 MPa z dobro žilavostjo.
Postopek: Jeklena plošča se segreje na temperaturo avstenitizacije (~900 stopinj), nato pa hitro ohladi (pogasi v vodi ali razpršilu), da nastane trda, krhka martenzitna struktura. Kasneje je kaljen (ponovno segret na 550-650 stopinj), da zagotovi žilavost in duktilnost, hkrati pa ohrani visoko trdnost.
Vpliv na lastnosti:
Ustvari osnovne lastnosti Q550D: Doseže optimalno ravnotežje visoke trdnosti (550 MPa YS), dobre duktilnosti (večji ali enak 16-odstotnemu raztezku) in odlične nizko-temperaturne žilavosti (udarec -20 stopinj).
Ustvari enakomerno, fino{0}}zrnato mikrostrukturo kaljenega martenzita ali bainita.
Zagotavlja najboljšo kombinacijo lastnosti za kritične aplikacije. To je predvideno stanje za jeklo v njegovi zasnovi.
B. Termo-mehansko nadzorovan proces (TMCP) / TMCP+
Postopek: Združuje nadzorovano valjanje (deformacijo) pri določenih temperaturah s pospešenim hlajenjem. Lahko mu sledi rahlo kaljenje.
Vpliv na lastnosti:
Dosega visoko trdnost z rafiniranjem zrn in dislokacijskim utrjevanjem.
Na splošno nudi boljšo varivost kot jeklo Q&T istega razreda zaradi nižjega ogljikovega ekvivalenta (CEV).
Žilavost je lahko zelo dobra, vendar je mikrostruktura manj enotna kot pri Q&T. Lastnosti so "zaklenjene" z nadzorovanim valjanjem in hlajenjem; poznejše segrevanje jih lahko poslabša.
2. Učinki toplotne obdelave po-dobitvi (med izdelavo)
Vsako znatno segrevanje Q550D po dostavi bo spremenilo njegovo skrbno izdelano mikrostrukturo. Učinki so odvisni od najvišje temperature (Tp), dosežene v toplotno-prizadetem območju (HAZ) ali med obdelavo celotne-komponente.
| Vrsta toplotne obdelave | Tipična temp. Razpon | Vpliv na lastnosti Q550D (v ogrevanem območju) | Razlog in posledica |
|---|---|---|---|
| Varjenje | Topi se in ustvari širok HAZ | Ustvari gradient lastnosti. HAZ v bližini zvara lahko postane mehkejši (nižja trdnost) ali krhkejši (nižja žilavost) od osnovne kovine in tvori "šibek člen". | Termični cikel nad-temperira ali ponovno-avstenizira in preoblikuje prvotno mikrostrukturo Q&T/TMCP. To je glavna skrb pri izdelavi. |
| Odpravljanje napetosti (toplotna obdelava po -varjenju - PWHT) | ~550-620 stopinj | Zmanjša tečenje in natezno trdnost (lahko pade 30-80 MPa), lahko rahlo izboljša žilavost. | Dodatno kali martenzit/bainit, kar povzroči grobljenje ojačitvenih karbidov. Zasnova mora upoštevati to izgubo trdnosti. |
| Vroče oblikovanje/upogibanje | >700 stopinj | Popolnoma ponastavi mikrostrukturo. Če je zračno{1}}hlajen, ima za posledico slabo trdnost in žilavost. Ponovno ga je treba-kaliti. | Uniči prvotno strukturo Q&T/TMCP in po ohlajanju tvori grobo, šibko mikrostrukturo. |
| Lokalno izravnavanje plamena | Do ~700-800 stopinj | Ustvari lokalizirano mehko območje z zmanjšano trdnostjo in spremenljivo žilavostjo. | Podobno hudemu učinku HAZ. Zahteva skrben postopek in morebitno popravilo. |
3. Ključni premisleki in smernice za proizvajalce
NE domnevajte, da ga je mogoče prosto-segrevati:Za razliko od normaliziranih jekel so lastnosti Q550Dobčutljivo-na vročino. Trdnost razreda "D" po varjenju je zagotovljena le, če se upoštevajo pravilni postopki.
Varjenje je kritičen postopek:
Uporabite varjenje z nizkim -vnosom toplote: Prednostne so tehnike, kot je varjenje pod praškom (SAW) s kaljenimi žicami ali plinsko obločno varjenje (GMAW).
Strog nadzor predgretja in vmesnega prehoda: Bistvenega pomena za preprečevanje hladnih razpok,-ki jih povzroči vodik (zaradi visoke sposobnosti utrjevanja).
Uporabite ujemajoč se potrošni material z visoko{0}}trdnostjo: elektrode/žice morajo biti določene za jekla razreda 550 MPa- (npr. ER110S-G itd.).
Toplotna obdelava po -varjenju (PWHT):
Ni vedno potrebno, vendar se uporablja za kompleksne spoje ali debele dele za zmanjšanje preostalih napetosti.
To je treba upoštevati pri načrtovanju zaradi povezanega zmanjšanja trdnosti. Zajamčene lastnosti jekla po PWHT se lahko razlikujejo od stanja ob dobavi-.
Izogibajte se vročemu preoblikovanju, razen če mu sledi popolna ponovna -Q&T: Če mora biti komponenta vroče-oblikovana, bo celoten del verjetno zahteval popolno ponovno- kaljenje in popuščanje, kar je pomemben industrijski postopek toplotne obdelave.
Povzetek lastninskih sprememb
Koristni učinki (če se izvajajo pravilno):
Pravilno kaljenje (z mlinom) ustvari optimalen niz lastnosti.
Pravilna PWHT lahko izboljša žilavost in razbremeni škodljive napetosti, za ceno določene trdnosti.
Škodljivi učinki (ki se jim je treba izogniti/upravljati):
Nenadzorovani termični cikli varjenja ustvarjajo mehke in/ali krhke cone v HAZ.
Excessive heat (>Ac1, ~720 stopinj ) brez naknadnega nadzorovanega hlajenja uniči prvotno mikrostrukturo visoke-trdnosti, kar povzroči resno degradacijo lastnosti.
V bistvu je toplotna obdelava Q550D dvorezen meč-. Proces Q&T v mlinu mu daje vrhunske lastnosti, vendar je treba naknadno segrevanje pri izdelavi skrbno nadzorovati, da se prepreči spodkopavanje prav teh lastnosti. Kode izdelave (kot je AWS D1.1) in smernice proizvajalca jekla zagotavljajo bistvene postopke.