Toplinska obrada od Q550D čelik je temeljan za postizanje njegovih navedenih svojstava, a naknadne toplinske obrade mogu ih značajno promijeniti. Razumijevanje ovoga ključno je za izradu i primjenu.
Prvo, važno je razlikovati između:
Toplinska obrada koju je primijenila čeličana za stvaranje Q550D materijala "kao -isporučeno".
Toplinske obrade nakon-isporuke (kao što je smanjenje naprezanja ili ponovno-kaljenje) koje se provode tijekom izrade, a koje će promijeniti stanje čelika.
1. Primarna toplinska obrada u mlinu (uvjet "kao -isporučeno")
Q550D se gotovo isključivo isporučuje u jednom od dva napredna stanja obrade:
A. Kaljenje i kaljenje (Q&T) - Najčešće
Ovo je dominantna metoda za postizanje granice razvlačenja od 550 MPa uz dobru žilavost.
Proces: Čelična ploča se zagrijava do svoje temperature austenitizacije (~900 stupnjeva), zatim se brzo ohladi (ugasi u vodi ili raspršivaču) kako bi se formirala tvrda, krta martenzitna struktura. Naknadno se temperira (ponovno zagrijava na 550-650 stupnjeva) kako bi se postigla žilavost i rastegljivost uz zadržavanje visoke čvrstoće.
Učinak na svojstva:
Stvara osnovna svojstva Q550D: Postiže optimalnu ravnotežu visoke čvrstoće (550 MPa YS), dobre rastezljivosti (veća ili jednaka 16% istezanja) i izvrsne otpornosti na niske-temperature (udar od -20 stupnjeva).
Stvara jednoliku, fino{0}}zrnastu mikrostrukturu martenzita ili bainita.
Pruža najbolju kombinaciju svojstava za kritične primjene. Ovo je predviđeno stanje za čelik u njegovom dizajnu.
B. Termo-mehanički kontrolirani proces (TMCP) / TMCP+
Proces: Kombinira kontrolirano valjanje (deformaciju) na određenim temperaturama s ubrzanim hlađenjem. Nakon toga može uslijediti lagano kaljenje.
Učinak na svojstva:
Postiže visoku čvrstoću usitnjavanjem zrna i dislokacijskim otvrdnjavanjem.
Općenito nudi bolju zavarljivost od Q&T čelika iste kvalitete zbog nižeg ekvivalenta ugljika (CEV).
Žilavost može biti vrlo dobra, ali je mikrostruktura manje ujednačena nego u Q&T. Svojstva su "zaključana" kontroliranim valjanjem i hlađenjem; naknadno zagrijavanje ih može razgraditi.
2. Učinci toplinske obrade nakon-isporuke (tijekom proizvodnje)
Svako značajno zagrijavanje Q550D nakon isporuke izmijenit će njegovu pažljivo projektiranu mikrostrukturu. Učinci ovise o vršnoj temperaturi (Tp) postignutoj u zoni utjecaja topline-(HAZ) ili tijekom obrade cijele-komponente.
| Vrsta toplinske obrade | Tipična temp. Raspon | Učinak na svojstva Q550D (u grijanoj zoni) | Razlog i implikacija |
|---|---|---|---|
| Zavarivanje | Topi se i stvara široku ZUT | Stvara gradijent svojstava. ZUT u blizini zavara može postati mekši (niža čvrstoća) ili lomljiviji (niža žilavost) od osnovnog metala, tvoreći "slabu kariku". | Toplinski ciklus nad-kali ili ponovno -austenizira i transformira izvornu Q&T/TMCP mikrostrukturu. Ovo je primarna briga u proizvodnji. |
| Ublažavanje naprezanja (toplinska obrada nakon -zavarivanja - PWHT) | ~550-620 stupnjeva | Smanjuje razvlačenje i vlačnu čvrstoću (može pasti 30-80 MPa), može malo poboljšati žilavost. | Dodatno temperira martenzit/bainit, uzrokujući ogrubljivanje ojačavajućih karbida. Dizajn mora uzeti u obzir ovaj gubitak čvrstoće. |
| Vruće oblikovanje/savijanje | >700 stupnjeva | Potpuno resetira mikrostrukturu. Ako se -hladi zrakom, to rezultira slabom čvrstoćom i žilavošću. Mora se ponovno-ugasiti i temperirati. | Uništava izvornu Q&T/TMCP strukturu, stvarajući grubu, slabu mikrostrukturu nakon hlađenja. |
| Lokalno izravnavanje plamena | Do ~700-800 stupnjeva | Stvara lokaliziranu meku zonu smanjene čvrstoće i promjenjive žilavosti. | Slično ozbiljnom HAZ učinku. Zahtijeva pažljiv postupak i potencijalni popravak. |
3. Ključna razmatranja i smjernice za proizvođače
NEMOJTE pretpostavljati da se može slobodno-zagrijati:Za razliku od normaliziranih čelika, svojstva Q550D suosjetljiv-na toplinu. Žilavost stupnja "D" nakon zavarivanja zajamčena je samo ako se slijede ispravni postupci.
Zavarivanje je kritična operacija:
Koristite zavarivanje s niskim-inputom topline: Prednost se daje tehnikama kao što su zavarivanje pod praškom (SAW) s kaljenim žicama ili plinsko elektrolučno zavarivanje (GMAW).
Stroga kontrola prethodnog zagrijavanja i međuprolaza: ključna za sprječavanje hladnih pukotina-izazvanih vodikom (zbog visoke očvrsljivosti).
Koristite odgovarajući potrošni materijal visoke-čvrstoće: elektrode/žice moraju biti specificirane za čelike od 550 MPa-(npr. ER110S-G, itd.).
Toplinska obrada-zavarivanja (PWHT):
Nije uvijek potrebno, ali se koristi za složene spojeve ili debele dijelove kako bi se smanjila zaostala naprezanja.
Mora se uzeti u obzir u dizajnu zbog povezanog smanjenja čvrstoće. Zajamčena svojstva čelika nakon PWHT mogu se razlikovati od-stanja pri isporuci.
Izbjegavajte vruće oblikovanje osim ako nakon toga ne slijedi potpuno ponovno -Q&T: Ako komponenta mora biti vruće-oblikovana, cijeli će dio vjerojatno zahtijevati potpuno ponovno -kaljenje i temperiranje, što je glavni industrijski proces toplinske obrade.
Sažetak promjena vlasništva
Korisni učinci (kada se radi ispravno):
Ispravno kaljenje (mlinom) stvara optimalni skup svojstava.
Pravilna PWHT može poboljšati žilavost i ublažiti štetna naprezanja, po cijenu određene snage.
Štetni učinci (treba izbjegavati/kontrolirati):
Nekontrolirani toplinski ciklusi zavarivanja stvaraju meke i/ili lomljive zone u ZUT-u.
Excessive heat (>Ac1, ~720 stupnjeva ) bez naknadnog kontroliranog hlađenja uništava izvornu mikrostrukturu visoke -čvrstoće, što dovodi do ozbiljne degradacije svojstava.
U biti, toplinska obrada Q550D dvosjekli je mač-. Q&T proces u mlinu daje vrhunska svojstva, ali naknadno zagrijavanje pri izradi mora biti precizno kontrolirano kako bi se izbjeglo potkopavanje tih samih svojstava. Kodovi proizvodnje (kao što je AWS D1.1) i smjernice proizvođača čelika pružaju bitne postupke.