1. Ποια είναι η βασική αιτία;
Ο χάλυβας έχει σώμα-με κέντρο κυβική κρυσταλλική δομή. Σε αυτή τη δομή, η ικανότητα των εξαρθρώσεων να κινούνται μεταξύ των ατόμων μειώνεται σημαντικά όσο μειώνεται η θερμοκρασία.
Όταν η θερμοκρασία πέσει κάτω από μια ορισμένη κρίσιμη τιμή (που ονομάζεται όλκιμο-θερμοκρασία μετάπτωσης εύθραυστη), το υλικό μεταβαίνει από όλκιμο κάταγμα (συνοδευόμενο από σημαντική πλαστική παραμόρφωση) σε εύθραυστο κάταγμα (ξαφνικό κάταγμα χωρίς σχεδόν καμία πλαστική παραμόρφωση).
2.Ποιες είναι οι επιβαρυντικές επιπτώσεις της διαδικασίας ψυχρής έλασης;
Σκλήρυνση εργασίας: Η ψυχρή έλαση είναι μια διαδικασία πλαστικής παραμόρφωσης σε θερμοκρασία δωματίου, η οποία οδηγεί σε παραμόρφωση κόκκων και αυξημένη πυκνότητα εξάρθρωσης, βελτιώνοντας έτσι την αντοχή και τη σκληρότητα του υλικού, αλλά μειώνοντας την πλαστικότητα και τη σκληρότητα. Αυτή η εγγενής κατάσταση χαμηλής πλαστικότητας επιδεινώνεται περαιτέρω σε χαμηλές θερμοκρασίες.
Εσωτερική τάση: Η διαδικασία ψυχρής έλασης αφήνει σημαντική εσωτερική πίεση στο υλικό, η οποία μπορεί να προάγει την έναρξη και τη διάδοση ρωγμών σε χαμηλές θερμοκρασίες.
3. Ποιοι είναι οι βασικοί παράγοντες που επηρεάζουν;
Χημική Σύνθεση:
Περιεκτικότητα σε άνθρακα: Η υψηλότερη περιεκτικότητα σε άνθρακα γενικά οδηγεί σε υψηλότερη όλκιμο-εύθραυστη θερμοκρασία μετάβασης και πιο έντονη ευθραυστότητα χαμηλής- θερμοκρασίας.
Στοιχεία ακαθαρσίας: Στοιχεία ακαθαρσίας όπως ο φώσφορος, το θείο και το άζωτο αυξάνουν σημαντικά την τάση ψυχρής ευθραυστότητας του χάλυβα.
Στοιχεία κράματος: Η προσθήκη στοιχείων όπως το νικέλιο και το μαγγάνιο μπορεί να βελτιώσει το μέγεθος των κόκκων, να μειώσει την όλκιμο-εύθραυστη θερμοκρασία μετάβασης και να βελτιώσει την ανθεκτικότητα σε χαμηλή-θερμοκρασία.
Μικροδομή:
Μέγεθος κόκκου: Οι λεπτόκοκκοι μπορούν να βελτιώσουν την σκληρότητα και να μειώσουν την όλκιμο-θερμοκρασία μετάβασης. Η ανακρυστάλλωση μετά από ψυχρή έλαση μπορεί να βελτιώσει περαιτέρω την σκληρότητα.
Τύπος μικροδομής: Οι φερριτικοί χάλυβες παρουσιάζουν πιο έντονη ευθραυστότητα σε χαμηλή-θερμοκρασία, ενώ οι ωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες (όπως ο 304), λόγω της κεντραρισμένης κυβικής δομής τους στην επιφάνεια-διατηρούν συνήθως καλή σκληρότητα σε χαμηλές θερμοκρασίες.
Θερμοκρασία σέρβις: Όσο χαμηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο πιο έντονη είναι η μείωση της σκληρότητας. Οι διαφορετικές ποιότητες χάλυβα έχουν τις συγκεκριμένες ελάχιστες θερμοκρασίες λειτουργίας τους.
4. Ποια είναι ορισμένα αντίμετρα σε εφαρμογές μηχανικής;
Επιλογή υλικού: Σε περιβάλλοντα χαμηλών-θερμοκρασιών (όπως εξωτερικές κατασκευές σε ψυχρές περιοχές, δοχεία κρυογονικής πίεσης και εξοπλισμός μεταφοράς), πρέπει να επιλέγεται κρυογονικός χάλυβας.
Για παράδειγμα, το Q345D/E (που αντιστοιχεί στον παλιό βαθμό 16MnDR) είναι χάλυβας χαμηλής-κράματος υψηλής- αντοχής. Τα "D" και "E" στον χαρακτηρισμό βαθμού αντιπροσωπεύουν τις απαιτήσεις αντοχής σε κρούση στους -20 βαθμούς και -40 μοίρες, αντίστοιχα.
Για κρυογονικά περιβάλλοντα (όπως εξοπλισμός υγροποιημένου φυσικού αερίου), απαιτούνται ωστενιτικός ανοξείδωτος χάλυβας ή κράματα νικελίου.
Θερμική επεξεργασία: Η ανόπτηση κρύας-έλασης χάλυβα μπορεί να εξαλείψει τη σκλήρυνση της εργασίας και να αποκαταστήσει την πλαστικότητα και τη σκληρότητα.
Σχεδιασμός και κατασκευή: Αποφύγετε αιχμηρές εγκοπές και συγκεντρώσεις τάσεων, ελέγξτε αυστηρά τις διαδικασίες συγκόλλησης (για να αποτρέψετε την ευθραυστότητα της ζώνης που επηρεάζεται από τη θερμότητα) και πραγματοποιήστε δοκιμές πρόσκρουσης χαμηλής- θερμοκρασίας για να διασφαλίσετε την ασφάλεια.
5.Πόσο σκληρό είναι-το πηνίο ψυχρής έλασης σε περιβάλλον χαμηλής-θερμοκρασίας;
Λόγω των χαρακτηριστικών επεξεργασίας τους, τα πηνία ψυχρής έλασης-έχουν εγγενώς χαμηλότερη σκληρότητα από τα πηνία θερμής{-έλασης ή ανόπτησης. Αυτή η μείωση της σκληρότητας (αυξημένη ευθραυστότητα) είναι ακόμη πιο έντονη σε χαμηλές θερμοκρασίες. Επομένως, όταν χρησιμοποιείτε χάλυβα ψυχρής{{4}έλασης σε συνθήκες χαμηλής-θερμοκρασίας, η επιλογή υλικού δεν πρέπει να βασίζεται αποκλειστικά στην απόδοση της θερμοκρασίας δωματίου-του. Πρέπει να λαμβάνεται πλήρως υπόψη η όλκιμο-εύθραυστη θερμοκρασία μετάβασης και να επιλέγονται υλικά που πληρούν τα αντίστοιχα πρότυπα σκληρότητας χαμηλής- θερμοκρασίας. Η θερμική επεξεργασία μπορεί να είναι απαραίτητη για τη βελτίωση της απόδοσης. Σε πρακτικές εφαρμογές, θα πρέπει να τηρούνται αυστηρά οι απαιτήσεις για χαμηλή{12}}ενέργεια κρουστικής θερμοκρασίας υλικών στα σχετικά βιομηχανικά πρότυπα και προδιαγραφές (όπως GB/T 150 "Δοχεία πίεσης", EN 10028, κ.λπ.).